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

2025/3/11 1 2025/3/11 必修2-第7章 万有引力与宇宙航行 7.1 行星的运动 2025/3/11 2 2025/3/11 3 中国古代的宇宙观 “四方上下曰宇，往古来今曰宙。”——战国《尸子》 盖天说 “天圆如张盖，地方如棋局。”——商周时期 “天象盖笠，地法覆盘。”——西汉《周髀算经》 浑天说 “天之包地，犹壳之裹黄。”——东汉张衡 2025/3/11 4 托勒密：地心宇宙 托勒密的天体运行图 本轮和均轮 火星的逆行 东 西 托勒密[古希腊] (C.Ptolemy，90－168) 2025/3/11 5 哥白尼：挡住了太阳，推动了地球 哥白尼[波兰] (1473－1543) 日 心 说 哥白尼认为地球和其他行星绕太阳做匀速圆周运动。 2025/3/11 6 日心说的局限性 太阳不是静止的，也不在宇宙的中心 2025/3/11 7 第谷：天才的观测家 二十年如一日，仔细观察了行星在太空中的位置，绘制了近千个星图，将观察误差从10’减小到了2’。 大量的观测资料，为开普勒发现行星运动三定律奠定了基础。 第谷·布拉赫[丹麦] (Tycho Brahe， 1546－1601) 2025/3/11 8 开普勒：真理超出预期 数学天才，第谷的助手，擅长数学归纳。 按照哥白尼的匀速圆周运动理论模型，尝试了70多种设想，得到的结果与第谷的观测数据至少有8’的偏差。 相信第谷，怀疑“匀速圆周运动”。 开普勒[德] (J.Kepler，1571－1630) 2025/3/11 9 一、开普勒第一定律（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。 行星绕太阳运行的轨道是椭圆； 太阳不在椭圆中心，而在一个焦点上； 行星与太阳间的距离是不断变化的。 【思考】太阳系中不同行星的公转轨道有什么关系？ 行星的椭圆轨道有一个共同的焦点，太阳就在这个焦点上。 椭圆：到两定点的距离之和为定长的点的集合。 2025/3/11 10 二、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。 面积定律是对同一个行星而言的。 行星越靠近太阳速率越大，越远离太阳 速率越小。 【思考】火星与太阳的连线和地球与太阳的连线，相等时间内扫过的面积相等吗？ 行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等 不相等 2025/3/11 11 3.36 ×1018 3.36 ×1018 3.31 ×1018 3.36 ×1018 3.36 ×1018 3.36 ×1018 3.37 ×1018 3.36 ×1018 k＝a3 /T2／(m3 • s2) 你能找到什么规律吗？ 2025/3/11 12 三、开普勒第三定律（周期定律） 所有行星轨道的半长轴a的三次方跟它的公转周期T的二次方的比都相等，即 。 常数k的值跟哪些因素有关呢？ 行星或卫星 中心天体 半长轴a(×106 km) 公转周期T(天) k=a3/T2 金星 太阳 108 225 3.35×1018 火星 228 687 3.36×1018 同步卫星 地球 0.0424 1 1.02×1013 月球 0.3844 27.322 1.02×1013 k值只由中心天体决定 2025/3/11 13 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。 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 。 行星运动定律也适用于地卫系统。 按比例绘制的太阳系行星的轨道示意图 开普勒行星运动定律的应用 $$