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

第七章 万有引力 与宇宙航行 知识体系 对天体运动的认识 掌握规律 应用：测天体质量、发现未知天体 宇宙速度、飞船变轨 了解即可 7.1行星的运动 一、人类对行星运动的认识——托勒密 地心说 地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球运动。 托勒密 问题：行星的逆行 行星并非总是向一个方向运动，有时却要停下来，向西移动一段，随后又向东移动。 哥白尼 日心说 一、人类对行星运动的认识——哥白尼 太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。 1543年，哥白尼临终前在其毕生致力的著作《天体运行理论》印出的第一本书上签上了自己的姓名。这本书预示了地心理论的终结。 日心说很好的解决了地心说遇到的行星逆行的问题！ 无论是地心说还是日心说，古人都把天体运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。 匀速圆周运动 一、人类对行星运动的认识——第谷 第谷·布拉赫（Tycho Brahe，1546年12月14日－1601年10月24日），丹麦天文学家和占星学家。1546年12月14日生于斯坎尼亚省基乌德斯特普的一个贵族家庭，1601年10月24日，第谷逝世于布拉格，终年55岁。1572年11月11日第谷发现仙后座中的一颗新星，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，经过20年的观测，第谷发现了许多新的天文现象。第谷·布拉赫曾提出一种介于地心说和日心说之间的宇宙结构体系，十七世纪初传入我国后曾一度被接受。第谷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，至今仍然有价值。 第谷是一位杰出的观测家，但他的宇宙观却是错误的。第谷本人不接受任何地动的思想。他认为所有行星都绕太阳运动，而太阳率领众行星绕地球运动。他的体系是属于地心说的，这一体系十七世纪初传入我国后曾一度被接受。 第谷·布拉赫 Tycho Brahe 1546年－1601年 一、人类对行星运动的认识——开普勒 作为第谷·布拉赫的接班人，开普勒认真地研究了第谷多年对行星进行仔细观察所做的大量记录。 开普勒认为通过对第谷的记录做仔细的数学分析可以确定哪个行星运动学说正确的：哥白尼日心说，古老的托勒密地心说，或许是第谷本人提出的第三种学说。但是经过多年煞费苦心的数学计算，开普勒发现第谷的观察与这三种学说都不符合，他的希望破灭了。 最终开普勒认识到了所存在的问题：他与第谷、拉格茨·哥白尼以及所有的经典天文学家一样，都假定行星轨道是由圆或复合圆组成的。但是实际上行星轨道不是圆形而是椭圆形。 约翰尼斯·开普勒 Johannes Kepler， 1571年—1630 二、开普勒行星运动定律 1、开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。 注意： 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，但所有轨道具有一个共同的焦点。 2、开普勒第二定律（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。 推论： 近日点速率最大，远日点速率最小。 3、开普勒第三定律（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。 注意： 1、a是椭圆轨道的半长轴，若行星做匀速圆周运动，则a为其半径 R。 2、k为常数，与行星本身无关只与中心天体有关，不同的中心天体k值不一样。 例1、对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是（ ） A. 太阳系中的所有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. 日心说的说法是正确的 例2、某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的 距离为b，过远日点时行星的速率为Va，则过近日点时行星的速率Vb 为（　　） A、 B、 C、 D、 例3、长期以来“卡戎星（Charon）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的 公转轨道半径r1=19600km，公转周期T1=6.39天。2006年3月，天文 学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径r2=48000km， 则它的公转周期T2最接近于（ ） A.15天 B.25天 C.35天 D.45天 1、开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 2、开普勒第二定