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

第一节 行星的运动 第七章 万有引力与宇宙航行 1 1.物理观念：了解人类对行星运动规律的认识历程，了解地心说与日心说的主要内容和代表人物，理解开普勒行星运动定律 2.科学思维：知道开普勒定律，知道开普勒定律的科学价值，构建行星运动模型 3.科学探究：归纳总结开普勒定律的科学认知过程 4.科学态度与责任：认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实、坚持实事求是是科学研究的基本态度和社会责任 教学目标 柏拉图 亚里士多德 欧多克斯 阿波罗尼 托勒密 哥白尼 第谷 开普勒 牛顿 公元前550年 1687年 提出:大地是一个球体 提出:地心说 提出：水晶球模型(地心说） 提出：本轮和均轮观点(地心说） 提出：完整的地心说 提出：日心说 记录大量天文测量数据 提出行星运动三大定律 用万有引力定律解开了一切的奥秘 地心说到日心说人类经历了2000多年的思考 地心说 日心说 古人眼中的五大行星 毕达哥拉斯（Pythagoras，约公元前580年~约前500年），古希腊数学家、哲学家。 提出大地不是平的而是一个球体，整个宇宙遵循一个和谐的数学规则。 柏拉图（Plato， 公元前427年—公元前347年），是古希腊伟大的哲学家，也是整个西方文化中最伟大的哲学家和思想家之一。 他是苏格拉底的学生，亚里士多德的老师。 提出地心说，认为地球是宇宙的中心，太阳绕着地球转。 欧多克斯（Eudoxus 公元前408 - 355 年） ，希腊天文学家和数学家。 他也是普拉图的学生，人类历史上第一次用几何学模型研究天梯运动的人。 提出了同心球理论，也就是地心说。 提出了水晶球模型,从而完善了地心说。 亚里士多德（Aristotle，公元前384～前322），古代先哲，古希腊人，世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一，堪称希腊哲学的集大成者。他是柏拉图的学生，亚历山大的老师。 阿波罗尼奥斯（英文：Apollonius ，约公元前262～约公元前190年），古希腊数学家，与欧几里得、阿基米德齐名。他的著作《圆锥曲线论》是古代世界光辉的科学成果，他将圆锥曲线的性质网罗殆尽，几乎使后人没有插足的余地。 提出了本轮和均轮观点,完善了地心说。 完整了地心说，他之后地心说统治了地球将近1500年 克罗狄斯·托勒密（约90年—168年），是希腊数学家，天文学家，地理学家和占星家。在托勒密最重要的著作叫《天文学大成》，基本上解释了四季昼夜更替、日食月食、月球运动、五大行星的运动规律、太阳的运动、如何测量地球到月亮和太阳的距离。 托勒密的地心说，是一个很有想象力的行星运动模型。 通过数学的方法提出了日心说 尼古拉·哥白尼（Kopernik，1473年2月19日–1543年5月24日），文艺复兴时期波兰天文学家、数学家。 在哥白尼40岁时，他提出了日心说，改变了人类对自然对自身的看法。并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作《天球运行论》 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。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。留下了珍贵的观测记录数据。 提出了地缘日心说。这个理论有两大优点：它符合我们对世界如何运作的深刻直觉，与已有数据的吻合程度也比哥白尼体系更好。他最大的功劳是给自己的学生开普勒留下了20年的天文观测记录。 提出伟大的行星运动的三大定律，并非常全面的解释了日心说。为牛顿研究天体运动发现万有引力定律奠定了基础。 约翰尼斯·开普勒（德语：Johannes Kepler），德国天文学家、数学家与占星家，1571年12月27日 -1630年11月15日。开普勒发现了行星运动三大定律，分别是轨道定律、面积定律和周期定律。 提出了万有引力定律.牛顿的研究跟前人的研究有所不同。其他人研究了谁是太阳系的中心的问题。而牛顿研究了为什么是中心的问题，牛顿说只要具备条件谁都可以是中心。在太阳系中太阳具备了这个条件，所以它是中心。 艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日），爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家、数学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》《光学》。 太阳系实际上的运动是这样的 人类目前对宇宙的认识 开普勒行星运动定律 德国天文学家开普勒用20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现如果假定行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符；只有假设行星绕太阳运动地轨道不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。他还发现了行星运动地其他规律。开普勒分别1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律，后人称为开普勒行星运动定律。 开普勒行第一定律 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。 开普勒行第二定律 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。 A B C D S1 S2 S2=S1 开普勒行第三定律 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。 条件：必须绕着同一个中心天体运动 开普勒行三定律 1.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。 2.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。 3.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, 1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 2．对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)大小不变，即行星做匀速圆周运动。 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， 行星运动的近似处理 例题1：地球公转轨道半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作太天文单位，用过来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知火星公转的轨道半径是1.5AU，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？ 火星 地球 1.5AU 1AU 解：根据题意可得， 由开普勒第三定律得 得 例题2：关于太阳系中各行星的轨道，以下说法不正确的是( ) A．所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆 C．不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的 D．不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同 B 例题3：行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么它运动周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常量，设，则常量k的大小( ) A．只与恒星的质量有关 B．与恒星的质量及行星的质量有关 C．只与行星的质量有关 D．与恒星的质量及行星的速度有关 A Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$