7.1行星的运动 ppt课件（含素材）-（2019）新人教版高中物理高一必修第二册.rar

7.1 行星的运动行星的运动 万有引力与宇宙航行万有引力与宇宙航行 【新课导入】 不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？浩瀚的宇宙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欧多克斯在公元在公元前三世纪提出，后来经前三世纪提出，后来经托勒密托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。）进一步发展而逐渐建立和完善起来。 由于地球的自转，我由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕月亮及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心地球转动的。这就是地心说。说。1 1、地心说、地心说(Geocentric Universe(Geocentric Universe) ) 托托 勒勒 密密 地球是宇宙的中心地球是宇宙的中心, ,并且静止不动并且静止不动, ,一切行星围绕地球做一切行星围绕地球做圆周运动圆周运动随着天文观测不断进步，随着天文观测不断进步，“地心说地心说”暴露出许多暴露出许多问题。逐渐被波兰天文问题。逐渐被波兰天文学家哥白尼学家哥白尼(1473-1543)提出的提出的“日心说日心说”所取所取代。代。波兰天文学家哥白尼经波兰天文学家哥白尼经过过近四十年近四十年的观测和计的观测和计算，于算，于1543年出版了年出版了“天体运行论天体运行论”正式提正式提出出“日心说日心说”。 2 2、日心说、日心说(heliocentric theory)(heliocentric theory) 太阳是宇宙的中心太阳是宇宙的中心, ,并且静止不动并且静止不动, ,一切行星都围绕太阳做一切行星都围绕太阳做圆周运动。圆周运动。哥白尼哥白尼第谷的天文学观测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（第谷（1546-1601）进行的。进行的。仙后座的新星爆发仙后座的新星爆发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88的角度误差. .当时公认的第谷的观测误差不超过2,2,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1919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。开普勒开普勒的天文学观测的天文学观测开普勒（德国）开普勒（德国）第第 谷（丹麦）谷（丹麦）二十年的二十年的精心观测精心观测星体做匀速圆星体做匀速圆周运动周运动结论结论: :认为行星轨道为椭圆认为行星轨道为椭圆十年多的十年多的刻苦计算刻苦计算否定否定1919种假设种假设行星运动的规律行星运动的规律1.1.开普勒第一定律开普勒第一定律（轨道定律）（轨道定律）开普勒第一定律：开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆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的一个焦点上. （轨道定律）（轨道定律）FF近似处理：行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。对对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。的面积。2.开普勒第二定律开普勒第二定律（面积定律）（面积定律）( (近日点速率最大，远日点速率最小近日点速率最大，远日点速率最小) )开普勒开普勒开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等方的比值都相等3.开普勒第三定律开普勒第三定律（周期定律）思考：比值k取决于什么因素？行星行星半长轴半长轴(106km)公转周期公转周期(天天)K值值水星水星57.987.93.361018金星金星108.2224.73.361018地球地球149.6365.03.371018火星火星227.9693.5木星木星778.04307.0土星土星1472.010767.5天王星天王星2870.030660.0海王星海王星4496.060152.0同步卫星同步卫星0.04241.0月球月球0.384427.33.3010183.4010183.6910183.3710183.3610181.0210131.021013比值k是与行星无关而只与中心天体有关的恒量开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。思考：地球绕太阳运动和月球绕地球运动的两个运动，思考：地球绕太阳运动和月球绕地球运动的两个运动，k k值相同吗？值相同吗？结论结论: k值与中心天体有关，而与环绕天体无关值与中心天体有关，而与环绕天体无关.八大行星轨道数据表八大行星轨道数据表 由开普勒定律可知，行星的运行轨道为椭圆，并且其绕太阳运行的速率不断变化。由表中的数据可知，太阳系八大行星的运行轨道偏心率都小于 0.3，都可近似认为是圆形。为了便于研究问题，人们通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。中学里的近似处理中学里的近似处理实际上，行星的轨道与圆十分接近（图 7.1-3），在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。中学里的近似处理中学里的近似处理1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。2.行星绕太阳做匀速圆周运动3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即32rkT22322131TrTr或与自转周期无关与自转周期无关a 最大最大a 3/ T2 =k例1. 关于行星的运动,下列说法正确的有是 ( ) A . 行星轨道的半长轴越长,自转的周期就越大 B . 行星轨道的半长轴越长,公转的周期就越大 C . 行星轨道的半长轴越短,公转的周期就越大 D .“冥王星”离太阳最远,绕太阳运动的公转 周期最长例2.1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献.若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示.已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森星”绕太阳运行的轨道半径约为( ）22C例3.如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为()23C