3.1 认识天体运动 课件 -2023-2024学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

周启明 深圳市致理中学物理学科组 第三章 万有引力定律 认识天体运动 第一节 深圳市致理中学 2 深圳市致理中学 3 地心说 l 是 宇宙的中心 基本观点 l 地球是 的（运动/静止） l 太阳、月亮以及其它行星，都是绕着 运动的，运动轨迹是一个圆 l 代表人物： 地球 静止不动 地球 托勒密 （公元 140 年） 深圳市致理中学 4 地心说理论的缺陷 行星的逆行问题 人们发现行星有时它们会暂时改变方向，向相反 方向移动（即逆行），然后再恢复正常的运动方 向 地 球 深圳市致理中学 5 地心说理论的缺陷 天体的亮度、大小的变化 天体有时看起来比其他时候亮一些、大一些 地 球 深圳市致理中学 6 深圳市致理中学 7 日心说 l 是宇宙的中心 基本观点 l 太阳是 的（运动/静止） l 地球和其它行星，都是绕着 做完美的 的 l 代表人物： 太阳 太阳 匀速圆周运动 哥白尼 静止不动 （15-16 世纪） 深圳市致理中学 8 日心说的详细观点 深圳市致理中学 9 日心说也并不完美 l 太阳在自转 l 太阳并不是宇宙的中心 深圳市致理中学 10 深圳市致理中学 11 深圳市致理中学 12 第谷的天文观测 十六世纪丹麦伟大的天文学家第谷，在汶岛天文台，连续 20 多年对天体的位置、 时间进行精准观测，并记录了大量相当精确的数据 深圳市致理中学 13 开普勒 l 信息基础：利用第谷的观测数据 l 理论基础：以 为基础 l 方法基础：用数学计算的方法 计算所得的数据与观测数据总有 8′ 的差距 日心说 深圳市致理中学 14 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 （轨道定律） 深圳市致理中学 15 深圳市致理中学 16 椭圆初步认识 焦点 短轴 焦点 半长轴 长轴 平面内，与两个定点的距离之和相等 的点的轨迹叫做 椭圆 O 两定点如果重合，会得到什么形状？ 深圳市致理中学 17 开普勒第一定律 （轨道定律） 近日点 远日点 太阳 地球 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 半长轴 深圳市致理中学 18 开普勒第二定律 （面积定律） 太阳 地球 对任意一个行星来说，它 与太阳的连线，在 相等时间内，扫过相等的面积 。 l1 l2S1 S2 S1 = S2 深圳市致理中学 19 深圳市致理中学 20 开普勒第二定律 （面积定律） 太阳 地球 S1 S2近日点 A 远日点 B 思考：行星在近日点、远日点的速度大小是否相同？ l1 l2 VA ＞ VB 深圳市致理中学 21 练习 – 选择题 例 1. 如图，为地球沿椭圆轨道 绕太阳运动过程中的四个位置， 分别对应我国的四个节气。下 列说法正确的是 B 太阳 春分 夏至 N M 冬至 A：夏至时地球公转的速度最大 B：冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小 C：从冬至到春分的时间大于地球公转周期的四分之一 D：从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间 秋分 深圳市致理中学 22 开普勒第三定律 轨道半长轴 a 与公转周期 T 的定量关系 行星 轨道半长轴 a(106 km) 公转周期 T（天） 水星 57.9 88 金星 108.2 225 地球 149.6 365 火星 227.9 687 木星 778.3 4333 土星 1427.0 10778 天王星 2870.1 30685 海王星 4504.0 60190 （周期定律） 深圳市致理中学 23 开普勒第三定律 轨道半长轴 a 与公转周期 T 的定量关系（1AU = 日地距离 ≈1.5×108km ） 行星 a(106 km) a （AU） a² a³ T （天） T （年） T ² T ³ 水星 57.9 0.387 0.149 0.058 88 0.241 0.058 0.014 金星 108.2 0.723 0.522 0.378 225 0.616 0.379 0.234 地球 149.6 1.000 1.000 1.000 365 1.000 1.000 1.000 火星 227.9 1.523 2.320 3.533 687 1.882 3.542 6.666 … … … 绕太阳运动的所有行星，轨道半长轴的三次方，跟它的公转周期的二次方 的比值都相等 （周期定律） 深圳市致理中学 24 开普勒第三定律 （周期定律） 太阳 地球 a 绕太阳运动的所有行星轨道 半长轴的三次方 与它的 公转 周期的二次方，比值相等 a3 T2 — = k 环绕一周的时间为 T 深圳市致理中学 25 开普勒第三定律 探究 k 值的决定因素 行星/卫星 中心体 半