高一物理《行星的运动》

万有引力与航天流星雨盘古开天辟地天地呈混沌状，像一个鸡蛋，只有盘古在其中生存，盘古巨掌张开，“鸡蛋”破碎成宇宙八大行星太阳水星金星火星木星土星天王星海王星冥王星和卫星月球水星表面金星表面火星表面木星表面银河系浩瀚的宇宙我们的太阳系我们的太阳系我们与无数生灵生活在地球上，白天我们沐浴着太阳的光辉。夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入了无限的遐想之中，这浩瀚无垠的宇宙中有着无数的大小不一、形态各异的天体，它们的神秘，始终让我们渴望了解，并不断地去探索。而伟大的天文学家、物理学家已为我们的探索开了头，让我们对宇宙来一个初步的了解。首先，我们来了解行星的运动情况。行星的运动浑天说是我国古代的另一种重要宇宙理论，认为"浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄"，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。天的大圆分为36525度，浑天旋轴两端分别称为南极、北极，赤道垂直于天极，黄道斜交着天的大圆，黄赤道交角为24度。我国古代的天文学公元前，古人观察到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的。就象一只倒扣的大锅，覆盖在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就象一围棋盘，此即“天圆地方”之说。东汉时的浑天仪行星运动的认识托勒密地心说地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动行星运动的认识■地心说GeocentricUniverse“地心说”又称“地球中心说”、“地静说”。认为地球居于宇宙的中心静止不动，太阳、月球、行星和恒星都围绕地球运转的学说。这一学说最初为古希腊哲学家亚里士多德（前384～前322）提出。公元140年前后，天文学家托勒密进一步发展了前人的学说，建立了宇宙地心说。十六世纪“日心说”创立之前，一千多年中，“地心说”一直占统治地位，并长期为教会所利用■地心说GeocentricUniverse由于这一学说没有反映行星运动的本质，经不起长时间的观测检验，后来为哥白尼“日心说”所推翻。托勒密的“地心说”天体模型之所以能够流行千年，是有它的优点和历史原因的。它的主要特点是：1．绕着某一中心的匀角速运动，符合当时占主导思想的柏拉图的假设，也适合于亚里士多德的物理学，易于被接受。

2．用几种圆周轨道不同的组合预言了行星的运动位置，与实际相差很小，相比以前的体系有所改进，还能解释行星的亮度变化。3．地球不动的说法，对当时人们的生活是令人安慰的假设，也符合基督教信仰。日心说太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动。哥白尼行星运动的认识■日心说SolarcentricUniverse约在公元前260年，古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出了日心说的观点。但真正发展并完善日心说的，是来自波兰的哥白尼（1473-1543）。他以惊人的天才和勇气揭开了宇宙的秘密，奠定了近代天文学的基础。哥白尼以毕生的精力去进行天文研究，创立了《天体运行论》这一“自然科学的独立宣言”。他的这些成就使他成为了人类科学发展历史上最伟大的革命家之一。哥白尼的宇宙图景：1、太阳位于宇宙中心，有五颗当时已知的行星和地球绕太阳旋转；2、地球也是行星，它与其它行星毫无区别。行星的排列次序是：水星、金星、地球、火星、木星、土星；3、月亮是地球的卫星，它绕着地球旋转；4、恒星则在远离太阳的一个大球面上静止不动。■日心说SolarcentricUniverse由于哥白尼的学说触犯了基督教的教义，遭到了教会的反对。他的著作更是被列为禁书。但真理是封锁不住的，哥白尼的学说后来得到了许多科学家的继承和发展。1882年，罗马教皇不得不承认哥白尼的学说是正确的。这一光辉学说经过三个世纪的艰苦斗争，终于获得完全胜利并为社会所承认。“日心说”也并不是绝对正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的。“日心说”，只是比“地心说”更准确一些罢了。为真理而献身的布鲁诺乔达诺·布鲁诺(GiordanoBruno,1548-1600)1600年2月17日，在意大利罗马的鲜花广场上，宗教裁判所奉教皇克莱门特八世之命，向众多虔诚的基督教徒宣布了布鲁诺亵读神圣宗教的“罪行”，宣判了将布鲁诺处以火刑的决定，熊熊烈火吞噬了一个杰出科学家的生命。第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。在他以前,人们测量天体位置的误差大约是10′,第谷通过连续２０年对行星的观察，把这个不确定性减小到2′。他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为“星学之王”，并把天上的一颗恒星命名为“第谷星”。第谷（丹麦）第谷星■“星学之王”——第谷开普勒（德国）行星运动的认识第谷的眼睛与开普勒的头脑四年多的刻苦计算↓二十年的精心观测↓8′的偏差否定19种假设↓750多颗星的观测记录几千个数据误差仅为2′？行星轨道是椭圆的怎么回事……进行了70多次尝试……第谷（丹麦）开普勒■“天空立法者”——开普勒古人都把天体运动看的很神圣，认为天体运动必然是最完美，最和谐的匀速圆周运动。开普勒一开始也是这么认为的，但他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8‘的角度偏差。开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，猜想行星的运动轨道并非圆，而是椭圆，人们长期以来视为真理的观念第一次受到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三大定律。开普勒行星运动定律开普勒第一定律所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上轨道定律开普勒行星运动定律开普勒第二定律对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积面积定律开普勒行星运动定律开普勒第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。周期定律只与中心天体质量有关

例1、如图所示是行星m绕恒星M运动的情况示意图，则下面的说法正确的是：A、速度最大的点是B点B、速度最小的点是C点C、m从A到B做减速运动D、m从B到A做减速运动MABmDC解析：若经一段足够短的时间，行星与恒星的连线扫过的面积在A点和B点相等．即所以m从A到B减速。A1B1ABrRO解：设行星在极短的时间△t内由A到A1，由B到B1。由开普勒第二定律可知：OAA1与OBB1面积相等，所以例2、某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日点A到太阳的距离为r，远日点B到太阳的距离为R。若行星经过近日点时的速度为VA，求该行星经过远日点时的速度VB的大小。得:例3、哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？提供数据：（1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆；（2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球轨道半长轴R2的18倍。解：设彗星绕太阳运动的周期为T1，地球的公转周期为T2，根据开普勒第