7.1 行星的运动 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第七章 万有引力与宇宙航行 第1节 行星的运动 思考：不同行星都在各自的轨道上运行，行星运行的轨道有什么特点？ 地上的现象 天上的现象 牛 顿 恒星、行星、卫星、矮行星、小行星、彗星等 情境与思考 1. 地心说 代表人物： 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 观点: 托勒密（公元90年希腊） 科学的足迹 “地心说”模型 存在的问题 （1）随着人们对天体运动的不断研究发现，“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。 （2）随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答。 人们认识到： （1）“地心说”的狭隘性； （2）自然界的运动规律应该简单而和谐！ 1. 地心说 代表人物： 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 观点: 托勒密（公元90年希腊） 2. 日心说 观点：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动 代表人物：哥白尼（1473年—1543年） 哥白尼经过近四年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。 认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳作匀速圆周运动。 科学的足迹 1. 地心说 代表人物： 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。 观点: 托勒密（公元90年希腊） 2. 日心说 观点：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动。 代表人物：哥白尼（1473年—1543年） 3. 日心说的完善 代表人物： 第谷 开普勒 科学的足迹 天才观测家 第谷（丹麦） 开普勒（德国） 天才数学家 二十年的精心观测 ↓ 750多颗星的观测记录 几千个数据 四年多的刻苦计算 ↓ 进行了70多次尝试…… 误差仅为2′ 都与第谷的数据有至少8′的偏差 ？ 否定天体在做“完美的”圆周运动 行星轨道是椭圆的 十七世纪，开普勒在“日心说”的基础上发现了行星运动的三定律，成为人类对行星运动第一次定量表述，为万有引力的发现奠定了坚实的基础。 ↓ 开普勒第一定律： （轨道定律） 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。 开普勒定律 A B C D E F 开普勒第一定律： （轨道定律） 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。 开普勒第二定律： （面积定律） 对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。 若tAB= tCD = tEF ，则 远处速度慢 近处速度快 SEF SAB SCD 冬至 夏至 开普勒定律 SAB= SCD = SEF A2 A1 地球 开普勒第一定律： （轨道定律） 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。 开普勒第二定律： （面积定律） 对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。 开普勒第三定律： （周期定律） 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方的比都相等。 表达式： a3 T2 = k 半长轴 a 开普勒定律 k=a3/T2 (1024km3/年2） 行星 轨道半长轴 a(106km) 公转周期T(年） 水星 57.9 0.241 金星 108.2 0.615 地球 149.6 1.00 火星 227.9 1.88 木星 778.3 11.86 土星 1427.0 29.46 天王星 2882.3 84.0 海王星 4523.9 164.8 八大行星轨道数据表： 3.34 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 探究k值决定因素： 行星或卫星 中心体 轨道半长轴a(×106km) 公转周期T(天) k值 水星 太阳 57 87.97 3.36×1018 金星 108 225 3.35×1018 火星 228 687 3.36×1018 同步卫星 地球 0.0424 1 1.02×1013 月球 0.3844 27.322 1.02×1013 k值只与中心天体质量有关！ 高中阶段对行星运动的近似化研究 ①多数的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（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。 总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。 例1. 下列说法是否正确 ： A. 太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B. 行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 C. 行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 D.