§7.1 行星的运动-2021-2022学年高一物理同步备课精选课件（人教版2019必修第二册)

第七章 万有引力与宇宙航行 第一节 行星的运动 银河中的太阳系 地心说与日心说 对天体的运动，历史上曾有过两种对立的认识，并为此发生过激烈的斗争： 回顾历史— 认为地球是宇宙中心，地球是静止不动的，太阳、月亮以及其它行星都围绕地球旋转。该学说最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来，描绘了一个复杂的天体运动图象，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系。 1、地心说 　　地心说把地球当作宇宙中心是错误的，但它却统治了很长的一段时间： 　　尽管是错误的，但它作为历史，仍然有它存在的必然性，正是因为它才进一步激发人们去探索，因此它的功绩还是不应全盘抹杀。 ①符合人们的日常经验； ②符合宗教统治者的观点。 随着天文观测不断进步，“地心说”暴露出许多问题。逐渐被波兰天文学家哥白尼(1473-1543)提出的“日心说”所取代。 　　 哥白尼经过近四十年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。 历史发展— 哥白尼的观测和计算 2、日心说 　 认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动。 　　哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙的中心，一年的周期是地球每年绕太阳公转一周的反映。 实际上，太阳也不是宇宙的中心，也并非静止，它在以2.46亿年的周期绕银河系中心运动。 行星的运动 “日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。这种学说和统治者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。 地心说 日心说 代表人物 基本论点 缺 点 托 勒 密 哥 白 尼 地球是宇宙的中心，是静止不动的 宇宙的中心是太阳 描述天体的运动遇到了困难 太阳不是宇宙的中心，行星绕太阳的运动轨道不是圆 一、地心说和日心说 历史发展— 第谷的观测和记录 第谷·布拉赫（1546-1601），丹麦天文学家和占星学家。生于克努兹斯图普（今属瑞典）。 1572年11月11日第谷发现仙后座中的一颗超新星（银河系的），第二年发表论文《新星》，后来受丹麦国王腓特烈二世的邀请，在汶岛建造天堡观象台，建造了许多大型精密的天文仪器，经过20年的天文观测，第谷发现了许多新的天文现象。 第谷发现的新天文学现象 　　如黄赤交角的变化、月球运行的二均差，并重新测量了岁差数值( 每年51” )。第谷对天文学的贡献是不可磨灭的，他所做的观测精度之高，是他同时代的人望尘莫及的。第谷编制的一部恒星表相当准确，至今仍然有使用价值。 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 四年多的刻苦计算 事实:8分的误差 结论:否定19种假设认为行星轨道为椭圆 怎么回事 呢?…… 历史发展— 开普勒的计算及分析 开普勒（1571-1630德国天文学家）在第谷（开普勒的导师）的工作基础上，开普勒经过大量的计算，编制成《鲁道夫星表》，表中列出了1005颗恒星的位置。 这个星表比其他星表要精确得多，因此直到十八世纪中叶，《鲁道夫星表》仍然被天文学家和航海家们视为珍宝，它的形式几乎没有改变地保留到今天，他被称为“天上的立法者”。 所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳处在所在椭圆的一个焦点上。 开普勒第一定律 （亦称轨道定律） 开普勒三条定律 焦点 太阳 焦点 ● 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。 开普勒第二定律 (近日点速率最大，远日点速率最小) 开普勒三条定律 （亦称面积定律） 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。 即：a3 / T 2 = k K是一个只决定于被绕天体（中心天体）质量的物理量. 开普勒第三定律 （亦称周期定律） a 半长轴 半短轴b 开普勒三条定律 k水=3.36×1018 K金=3.35×1018 K地=3.31×1018 K火=3.36×1018 开普勒定律的得出为牛顿发现万有引力定律打下了坚实的基础. 即：R3 / T 2 = k 开普勒第三定律 （亦称周期定律） 在运用开普勒定律时注意： ▲定律不仅适用于行星，也适用于卫星。只不过比值R3/T2=k的大小由行星决定。 ▲行星轨道都是椭圆，但有圆近似，故计算时可以认为是匀速圆周运动，太阳处在圆周轨道的圆心处。 把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动 近似化 R r 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。