开普勒三大定律

开普勒三大定律第一页，共二十二页，2022年，8月28日

在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些无数天体组成的广袤无垠的宇宙始终是人们渴望了解、不断探索的领域。这一章我们将学习对人类智慧影响至为深远、在天体运动中起着决定性作用的万有引力的有关知识，了解万有引力定律的发现及其在天体运动中的作用。新课导入：第二页，共二十二页，2022年，8月28日

1.古代人们对天体运动的认识有哪些理论观点？

2.每个理论观点的内容及代表人物？

3.哪位科学家否定了古人的观点，他发现了什么定律？一、人们对行星运动的认识发展过程教师提问：第三页，共二十二页，2022年，8月28日代表人物：托勒密一、人们对行星运动的认识发展过程1、地心说观点：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。时间：公元２世纪第四页，共二十二页，2022年，8月28日代表人物：哥白尼2、日心说观点：太阳才是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他行星都在围绕太阳做匀速圆周运动。例证：1609年，伽利略发明了望远镜，他发现了围绕木星转动的卫星，进一步表明地球不是所有天体运动的中心。第五页，共二十二页，2022年，8月28日(1)天才观测家：

第谷·布拉赫第谷（丹麦）3、对天体运动的进一步研究第谷出生于丹麦，他把毕生精力都投入到行星位置的测量中，并把天体位置的不确定性由之前的10’减少到2’(１°=60’)，他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性的支持。第六页，共二十二页，2022年，8月28日3、对天体运动的进一步研究(2)真理超出期望:

开普勒开普勒是第谷的学生，从1600年开始与第谷一起工作，18个月后，老师去世，他开始精心整理老师的观测数据，经过多年的尝试计算，终于于1609年和1619年发表了行星运动三定律。不过，开普勒并不知道，他所发现的定律蕴涵着极其重大的“天机”——万有引力定律。第七页，共二十二页，2022年，8月28日第八页，共二十二页，2022年，8月28日二、开普勒三定律1、开普勒第一定律所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。第九页，共二十二页，2022年，8月28日椭圆：平面内与两个定点F1、F2的距离之和等于常数（大于|F1F2|）的点的轨迹叫做椭圆，这两个定点叫做椭圆的焦点，两焦点间的距离叫做焦距。半长轴：|OA1|=|OA2|

半短轴：|OB1|=|OB2|焦点：F1、F2

焦距：|F1F2|1、开普勒第一定律第十页，共二十二页，2022年，8月28日2、开普勒第二定律对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。第十一页，共二十二页，2022年，8月28日由扇形面积由上可知，在S相同，时间t也相同时，半径r越小，则速度v越大。你能分析近日点与远日点速度大小关系吗？2、开普勒第二定律第十二页，共二十二页，2022年，8月28日太阳行星FaOa：半长轴T：公转周期3、开普勒第三定律

所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。第十三页，共二十二页，2022年，8月28日行星半长轴a(×106km)公转周期T(天)a3T2k水星5787.973.34金星1082253.35地球1493653.35火星2286873.35木星77843333.35土星1426107593.34天王星2869306863.35海王星4495601883.343、开普勒第三定律第十四页，共二十二页，2022年，8月28日卫星半长轴a(×106km)公转周期T(天)a3T2k同步卫星0.04241

月球0.384427.333、开普勒第三定律0.00007620.0000762注意：

1.开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过比值k是由中心天体所决定的。第十五页，共二十二页，2022年，8月28日3、开普勒第三定律注意：２.定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的，它为万有引力定律的发现奠定了基础。第十六页，共二十二页，2022年，8月28日行星轨道半长轴a(106km)轨道半短轴b(106km)水星57.956.7金星108.2108.1地球149.6149.5火星227.9226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8八大行星轨道数据表（d太阳=1.39×106km）行星直径

d(106km)0.00480.0120.0130.00680.1430.120.00510.0049第十七页，共二十二页，2022年，8月28日建立模型太阳行星r太阳行星a化简

1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心;

2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度大小)不变，即行星做匀速圆周运动;

3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。第十八页，共二十二页，2022年，8月28日科学足迹牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似同学这样的思考，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。三、太阳与行星间的引力第十九页，共二十二页，2022年，8月28日建立模型F太阳Ｍ行星ｍｒＶ太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力：第二十页，共二十二页，2022年，8月28日科学探究消去v消去T探究1:太阳对行星的引力F第二十一页，共二十二页，2022年，8月28日科学探