7.1 行星的运动 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

行星的运动 第七章第一节 中国古人对天体运动的看法及发展过程 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。 浑天说（东汉） 东汉时期的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。 1、地心说(Geocentric Universe) 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。 2、日心说(heliocentric theory) 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。 ■第谷的天文学观测 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。 ■开普勒的天文学观测 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。 地心说与日心说的世纪辩论 开普勒定律 轨道定律 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 开普勒第一定律 开普勒第一定律 焦点 半长轴a 半短轴b 注意 1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处，多数行星的轨道十分的接近圆。 2、不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道不同，但太阳处在所有椭圆轨道的一个共同焦点上。 开普勒第二定律 面积定律 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 思考 近日点与远日点 的速率哪个大？ ★同一行星在近日点的速率大于远日点的速率。 对第谷天文观测数据的分析 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 数据处理 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的公转周期的二次方的比都相等。 比值k是一个与环绕天体（行星）无关的物理量，只由中心天体质量决定。 1、第三定律不仅适用于行星绕太阳转，也适用于卫星绕行星转。对于同一个行星的不同卫星，它们也符合 ， 与k是不同量。 2、所有行星绕太阳运行时都符合 。例如：地球和木星都绕太阳运动，则有： 3、中心天体相同的系统里k值是相同的，中心天体不同的系统里k值不同。 地月系与太阳系 练习1 (多选)关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是(　　) A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 B.地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点运行的速率相等 C.表达式 ＝k，k与中心天体有关 D.表达式 ＝k，T代表行星运动的公转周期 练习2 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知(　　) A.太阳位于木星运行轨道的中心 B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 Lavf57.41.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$