7.1行星的运动 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

岳阳县第一中学——闵佳智 1 自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。到了 17 世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运行的规律。 课程导入 01 探索历程 “天圆如张盖,地方如棋局” 中国古人根据有限范围内的观察（如日月星辰东升西落、远处天壤相接等），得出“天圆地方”之类的想法。 01 探索历程 “天之包地,犹壳之裹黄” 张衡 浑天仪 天是一个圆球，地则位于这个圆球的中间—-比盖天说合理 5 02 地心说 托勒密 提出 地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。 02 地心说 行星逆行 但是随着新的天文观测事实的出现，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。 地心说可以解释和预言大量的天文现象 02 地心说的不足 行星逆行 地心说可以解释和预言大量的天文现象 02 地心说的不足 托勒密 提出 地心说的描述过于复杂，能否换一个角度来考虑天体的运动？ 03 日心说 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”。哥白尼以及日心说，建立了全新的模型，问题一下变得简单。 日心说开启了现代天文学的时代。解放后的天文学家，在新的模型的基础上展开工作，让整个天文学都获得了长足的进步。 哥白尼 03 日心说 同样是描述行星的运动，这两种学说的区别体现在哪里呢？ 04 天才的观测家 哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。 在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10 ′，第谷把这个不确定性减小到2′。他的观测数据为哥白尼的学说提供了有力支持。 第谷 05 真理超出期望 地心说 日心说 古人都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。 05 真理超出期望 开普勒总结了第谷的全部观测资料，他得到的结果与第谷的观察数据相差8ˊ，而当时第谷公认的误差为2ˊ ，他得到的结果与第谷的观察数据相不一致。 开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最终发现行星运行轨道是椭圆并由此发现了行星运动三大定律 开普勒 15 01 开普勒第一定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 a F F 地球 太阳 认识椭圆：做一做 把白纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。 保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化?焦点重合时，半长轴转变为什么？ 认识椭圆 a F2 F1 地球 太阳 焦 点： F1和F2 半长轴：OA和OB 半短轴：OC和OD 01 开普勒第一定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 a F F 地球 太阳 说明： 1.太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。 2.不同行星轨道不同，但所有轨道的有一个焦点重合。 开普勒第一定律也常说成轨道定律 02 开普勒第二定律 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面积相等。 开普勒第二定律也常说成面积定律 02 开普勒第二定律 在相等的时间内，面积SA＝SB，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大;离太阳越远，行星速率越小。 同一行星在近日点时速度最大，在远日点时速度最小。 思考 你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？ 春夏两季（186天）比 秋冬两季（179天）要长。 03 开普勒第三定律 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 84.00 海王星 4523.9 164.80 T-a a 0.241 0.615 1 1.88 11.86 29.46 84 164.8 57.9 108.2 149.6 227.9 778.3 1427 2882.3 4523.9 T a T-a a 0.241 0.615 1 1.88 11.86 29.46 84 164.8 57.9 108.2 149.6 227.9 778.3 1427 2882.3 4523.9 a^2 0.24099999999999999 0.61499999999999999 1 1.88 11.86 29.46 84 164.8 33