3.1认识天体运动 课件-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

第三章 万有引力定律 第1节 认识天体运动 作者编号：43998 1.知道地心说和日心说的内容。 2.知道开普勒三大定律,能应用三定律分析问题。 3.理解人们对行星运动的认识过程是漫长而复杂的，真理是来之不易的。 学习目标 作者编号：43998 天体究竟做怎样的运动 新课导入 作者编号：43998 从“地心说”到“日心说” 1.地心说 代表人物: 托勒密 观点: 地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其它行星都绕地球运动。 新课讲授 作者编号：43998 从“地心说”到“日心说” 【地心说】 在古代，人们根据日常的观察和经验，提出了“地心说”。他们认为地球是静止不动的，位于宇宙中心，太阳、月亮以及其他行星都绕着地球运动，同时还建立了复杂的圆上加圆的轨道模型来解释观察到的天体运动规律，显得既烦琐又欠精确，如图所示，这种观点经天文学家托勒密发展，成为中世纪在欧洲占统治地位的宇宙观，统治人们思想达一千多年之久。 新课讲授 作者编号：43998 从“地心说”到“日心说” 2.日心说 代表人物: 观点: 太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球及其它行星都绕太阳运动。 哥白尼 哥 白 尼（1473-1543） 新课讲授 作者编号：43998 从“地心说”到“日心说” 【日心说】 到了16世纪，波兰天文学家哥白尼主张以简单的几何图形来描述宇宙运行的规律.他经过几十年对天体运动的观测与推算，发现若假设太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运动(如图所示)，对行星运动的描述将变得更加简明清晰。于是他提出了“日心说”。 新课讲授 作者编号：43998 从“地心说”到“日心说” 【日心说】 哥白尼“日心说”的提出，不仅在人类认识宇宙的历程中迈出了艰难而又重要的一步，而且冲破了“地心说”对人们思想的禁锢，使人们摆脱对神学和古代经典权威的迷信，以事实作为知识的来源，靠实践判断理论的真伪。 新课讲授 作者编号：43998 “日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。 “日心说”是怎样战胜“地心说”的呢？ 从“地心说”到“日心说” 新课讲授 作者编号：43998 第谷是“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。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’。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。 第谷（1546-1601） 从“地心说”到“日心说” 新课讲授 作者编号：43998 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数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8’，而当时第谷公认的误差为2’。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，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。 从“地心说”到“日心说” 新课讲授 作者编号：43998 1、开普勒第一定律(椭圆轨道定律) 所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动,太阳是在这些椭圆的一个焦点上. 开普勒定律 新课讲授 作者编号：43998 2、开普勒第二定律(面积定律) 太阳和行星的连线在相等的时间内 扫过的面积相等. 开普勒定律 新课讲授 作者编号：43998 讨论与交流 1、 根据开普勒第二定律，行星绕太阳的运动在近日点速率达，还是在远日点速率大？为什么？ 2、 某行星在在近日点到太阳的距离为a，在远日点到太阳的距离为b，过近日点时行星的速率为va，过远日点时的速率vb约为多少？（提示：计算足够短的时间内行星与太阳连线扫过的面积） 开普勒定律 新课讲授 作者编号：43998 3、开普勒第三定律(周期定律) 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等. （r表示半长轴） 关系式： 开普勒定律 新课讲授 作者编号：43998 k 是一个对所有行星都有关系的常数 1、k的大小只与中心天体的质量有关； 2、中心天体不同，k的大小不同。 新课讲授 作者编号：43998 新课讲授 作者编号：43998 解： 根据开普勒第三定律，得： 得 所以， 哈雷彗星下次出现的时间是2062年。 新课讲授 作者编号：43998 实际上，行星的轨道与圆十分接近，在高中阶段的研究中我们可以按圆轨道处理。 新课讲授 作者编号：43998 开普勒三定律近似处理 （1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 （2）行星绕太阳做匀速圆周运动，它的角速度（或线速度）不变。 （3）所有行星轨道半径 r 的三次方跟它的公转周期 T 的二次方的比值都相等，即 r3/T2 ＝k。 新课讲授 作者编号：43998 1.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，由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．木星和火星绕太阳运行速度的大小始终相等 C．木星半长轴的立方与公转周期平方之比等于火星半长轴的立方与公转周期平方之比 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 C 当堂检测 作者编号：43998 2．（多选）中国古代为区分季节有节气之说，如题图所示，从现代物理学可知，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（　　） A．地球做匀速椭圆轨道运动 B．太阳在椭圆的一个焦点上 C．冬至时地球公转速度最小 D．春夏两季比秋冬两季时间长 BD 当堂检测 作者编号：43998 B 当堂检测 作者编号：43998 4.宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是（ ） A．3年 B．9年 C．27年 D．81年 C 当堂检测 作者编号：43998 一、地心说和日心说 1、地心说观点： 地球是宇宙的中心。 2、日心说观点：太阳是静止不动的，是宇宙的中心。 二、开普勒定律 1、开普勒第一定律（轨道定律）：椭圆。 2、开普勒第二定律（面积定律）：相等时间扫过面积相等。 3、开普勒第三定律（周期定律）： a3 T2 =k 课堂小结 作者编号：43998 3.F1、F2为椭圆的两个焦点。火星由M到N和由N到P的过程中，通过的路程相 等，火星与太阳中心的连线扫过的面积分别为S1和S2。已知由M→N→P过程中， 火星速率逐渐减小。下列判断正确的是（　　） A．太阳位于焦点F2处 B．S1<S2 C．S1=S2 D．在M和N处，火星的角速度 $$