3.1天体运动课件--2020-2021学年高一下学期物理教科版必修二

第三章 万有引力定律 第一节 天体运动 一.行星究竟做怎样的运动? 1.地心说：托勒密(90-168)Claudius Peolemy 在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，古希腊天文学家托勒密，在他的著作《天文学大成》中构建宇宙地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。 “地心说”行星运行图 哥白尼(1473～1543) 波兰天文学家,他在1510年写成的《浅说》初稿中指出:太阳是宇宙的中心体,地球与行星都绕太阳运动,只有月亮才绕地球运动,1530年终于完成了日心说的建立工作,于1543年3月《天球运行论》书名出版,否定了在西方统治1千多年的地心说. 2.日心说：哥白尼(1473-1543) Nicolaus Copernicus 一.行星究竟做怎样的运动? “日心说”和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。” “日心说”行星运行图 “日心说”所以能够战胜“地心说”是因为 好多“地心说”不能解析的现象 “日心说” 则能说明，也就是说，“日心说”比“地心说”更科学，更接近事实。例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的。那么，每天的情况就应相同的，而事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同。而 “日心说”则能说明这种情况：白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。 1、古人把天体运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面上物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。 2、第谷，丹麦伟大的天文学家,他对天体运动的看法与其他古人一样，也认为天体在做匀速圆周运动。并对行星的运动做了长达20多年的观察,记录了大量的数据。 3、德国天文学家开普勒是第谷的学生,第谷去世后他继承了第谷的工作,他接受日心说观点,并对第谷记录的数据进行了长时间的大量的数学运算,总结出了太阳行星的运动规律,发表了著名的开普勒三定律。 既然行星是绕太阳运动的,那么行星是做什么样的运动呢? 假设火星的轨道是圆形 假设法 第谷观测的火星位置的实际值 + 精确计算和推理 得出火星位置的理论值 偏差较大 假设不成立 假设火星的轨道是椭圆 再一次运用假设法 第谷观测的火星位置的实际值 + 精确计算和推理 得出火星位置的理论值 几乎吻合 假设成立 火星的轨道是椭圆且太阳处在椭圆的一个焦点上 类比　推理 开普勒第一定律（椭圆轨道定律）：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． 焦点 焦点 A B C D O 半长轴 半 短 轴 二.开普勒三定律 开普勒 开普勒第一定律 （又叫轨道定律） 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 536870935.unknown 开普勒 开普勒第二定律 （又叫面积定律） 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 二.开普勒三定律 536870936.unknown 开普勒第二定律： 对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积 由此可见：行星在远日点a的速率最小，在近日 点b的速率最大。 太阳 远日点 a 近日点 b t1 t4 t3 t2 开普勒 开普勒第三定律 (又叫周期定律) 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 二.开普勒三定律 536870937.unknown 开普勒第三定律； 所有行星的椭圆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 R 其中R是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，K是一个与行星无关的常量，只由中心天体决定。即对不同的行星只要是绕同一中心天体运动比值相等。 地球 · 太阳 T2 R3 数学表达式： =K 练习1：关于开普勒行星运动的公式 以下理解正确的是：（　） A、k是一个与行星无关的常量 B、若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R地，周期为T地；月球绕地球运转轨道的长半轴为R月，周期为T月，则 C、T表示行星运动的自转周期 D、T表示行星运动的公转周期   练习2： 两颗行星的质量分别是m1、m2，他们绕太阳运转轨道半长轴分别是R1、R2，如果m1=2m2，R1=4R2，那么，他们的运行周期之比T1:T2是多少？ 答：8:1 小结 一、地心说，日心说及代表人物 二、开普勒三定律 1、椭圆轨道定律 2、面积定律 3、周期定律 $