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 第一节 行星的运动 历史上的地心说 由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心说。 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。 历史上的日心说 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。波兰天文学家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”。 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。 第谷和开普勒 哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（1546-1601）进行的。 第谷:对行星运动做了大量观察记录 德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，因为不管是“地心说”还是“日心说”，都把天体运动看得很神圣，认为天体运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。但结果总是与第谷的观测数据有8′的角度误差.当时公认的第谷的观测误差不超过2′,开普勒想，天体运动很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动三定律。 内容：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。 一、开普勒第一定律 (轨道定律) R F F F F 近似处理：行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 二、开普勒第二定律 (面积定律) 内容：对任意一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 近日点速率最大，远日点速率最小 三、开普勒第三定律 (周期定律) 内容：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： 思考：比值k取决于什么因素？ 行星 半长轴(×106km) 公转周期(天) K值 水星 57.9 87.9 3.36×1018 金星 108.2 224.7 3.36×1018 地球 149.6 365.0 3.37×1018 火星 227.9 693.5 木星 778.0 4307.0 土星 1472.0 10767.5 天王星 2870.0 30660.0 海王星 4496.0 60152.0 同步卫星 0.0424 1.0 月球 0.3844 27.3 思考：比值k取决于什么因素？ 地球绕太阳运动和月球绕地球运动的两个运动，k值相同吗？ 3.30×1018 3.40×1018 3.69×1018 3.37×1018 3.36×1018 1.02×1013 1.02×1013 结论:①比值k是与行星无关而只与中心天体有关的恒量，而与环绕天体无关. ②开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。 八大行星轨道数据表 由开普勒定律可知，行星的运行轨道为椭圆，并且其绕太阳运行的速率不断变化。由表中的数据可知，太阳系八大行星的运行轨道偏心率都小于0.3，都可近似认为是圆形。为了便于研究问题，人们通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。 四、条件及应用 中学阶段的研究我们可按圆轨道处理： ①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,即： 或 课堂练习 1.我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星。发射过程中“北斗”28星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为T0，如图所示。则（　　） A．卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的中心 B．卫星在A→B→C的过程中，速率逐渐变大 C．卫星在A→B过程所用的时间小于T0/4 D．在C点卫星速度有最大值 C 2.中心成功发射，这是我国第一颗实现精准农业观测的高分卫星。其运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了“高分六号”经过相等时间间隔（Δt＝T/14，T为“高分六号”沿椭圆轨道运行的周期）的有关位置。则下列说法正确的是（　　） A．面积S1>S2 B．卫星在轨道A点的速度小于B点的速度 C．T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴 D．T2＝C′b3，其中C′为常数，b