认识天体运动+高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

第三章

万有引力定律第1节

认识天体运动1.

了解人类对行星运动规律的认识历程。2.了解观察法在认识行星运动规律中的作用，及由现象—本质—现象的科学探究过程。3.知道开普勒行星运动规律及其科学价值，了解开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关。4.认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实，坚持实事求是科学研究的基本态度和社会责任。学习目标天体究竟做怎样的运动地心说：地球是宇宙的中心，它是静止不动的，太阳、月球和其它行星都围绕地球运动。代表人物：托勒密（古希腊)

日心说：太阳是宇宙的中心，地球、月球和其它行星都围绕太阳公转，并且自转着。

代表人物：哥白尼（波兰）哥白尼（1473-1543）认为地球是宇宙中心，地球不动太阳和行星围绕地球做圆周运动符合经验和宗教观点不能解决很多现实问题认为太阳是宇宙中心，太阳不动一切行星绕太阳做匀速圆周运动布鲁诺、哥白尼、第谷、开普勒本身不够完美，难以解释有关星体运动简明、和谐的自然规律数学、观察的科学依据地心说日心说代表人物观点存在基础

困难类别亚里斯多德、托勒密近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（1546-1601）进行的。仙后座的新星爆发

第谷·布拉赫

(1546-1601)

丹麦天文学家第谷在小岛上修建了一座完善的天文台，测量精度较前人提高了几十倍至上百倍，在21年的观测中，各行星角位置的误差仅为2’。德国天文学家开普勒应用行星绕太阳做圆周运动的模型描述火星的运动时，发现与其老师第谷（1546-1601）的观测值有8分的误差，他坚信老师数据正确，毅然否定火星做匀速圆周运动，经多种拟合、反复核算，终于发现火星做椭圆运动。

开普勒

(1571-1630)

德国人开普勒是一个深受毕达哥拉斯和柏拉图影响的数学家，他以数学的和谐来探索宇宙体系。开普勒（德国）第谷（丹麦）二十年的精心观测星体做匀速圆周运动结论:认为行星轨道为椭圆依据圆周运动模型刻苦计算发现计算结果与第谷的观测值有偏差开普勒定律开普勒第一定律（椭圆定律）：所有行星围绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上.开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的相等的面积。开普勒定律近日点、远日点分别是行星距离太阳最近、最远的点.同一行星在近日点时速率最大，在远日点时速率最小.思考：行星绕太阳的运动在近日点速率大，还是在远日点速率大？【思考】某行星在近日点到太阳的距离为，在远日点到太阳的距离为，过近日点时的速率为，过远日点时的速率约为多少？（提示：计算足够短的时间内行星与太阳连线扫过的面积）开普勒定律

1、r代表椭圆轨道的半长轴，T代表的公转周期2、k是一个对所有行星都相同的常数（k的大小与行星无关，只与中心天体的质量有关；中心天体不同k不同。）天体的运动参数行星质量（地球为1）体积（地球为1）与太阳平均距离（百万千米）公转周期公转平均速度（km/s）偏心率水星0.050.05657.987.9天47.890.026金星0.820.856108.2224.7天35.030.007地球11149.61年29.790.017火星0.110.150227.91.9年24.130.093木星317.941316778.011.8年13.060.048土星955年9.640.056天王星14.6365.2286984.3年6.810.046海王星17.2257.14504164.8年5.430.008地球到太阳的距离为水星到太阳距离的2.6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？解：设地球和水星到太阳的距离分别为、，运行周期分别为、，线速度分别为、。根据开普勒第三定律：又有：解得：高中阶段我们通常将行星的轨道近似为圆第一定律：多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心第二定律：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第三定律：所有行星轨道半径的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等1.下列说法正确的是（）A、地球是宇宙的中心，太阳和其它行星都绕地球运动。B、太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳运动。C、地球是绕太阳运动的一颗行星。D、日心说和地心说都是不对的。

CD2.关于行星的运动,以下说法正确的是()A.行星轨道的半长轴越长,自转周期就越大B.行星轨道的半长轴越长,公转周期越大C.水星的半长轴最短,公转周期最大D.冥王星离太阳“最远”,绕太阳运动的公转周期最长BD3、如图所示,土星和火星都在围绕太阳公转,根据开普勒行星运动定律可知()A.土星远离太阳的过程中,它的速度将减小B.土星和火星绕太阳的运动是完美的匀速圆周运动C.土星比火星的公转周期大D.土星远离太阳的过程中,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大AC4.

宇宙飞船进入一个围绕太阳运动的近乎圆形的轨道上运动，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （）A.3年 B.9年

C.27年 D.81年C5.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示。F1和F2是椭圆的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于（

）AA.F1点 B.F2点

C.O点 D.均不正确所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。（椭圆轨道定律）行星和太阳之间的连线，在相等的时间内扫过相同的面积。（面积定律）行星绕太阳公转周期的平方和轨道半长轴的立方