1、 第七章 万有引力与航天 1.行星的运动行星的运动 一一 古人对天体运动的古人对天体运动的看法及发展过程：看法及发展过程：托勒密托勒密亚里士多德亚里士多德1、地心说：、地心说：地球是静止的，是宇宙的中心，地球是静止的，是宇宙的中心，一切天体围绕地球做匀速圆周运动。它遵循一切天体围绕地球做匀速圆周运动。它遵循的运动规律与地面上物体的运动规律不同。的运动规律与地面上物体的运动规律不同。代表人物代表人物:托勒密托勒密 、 亚里士多德（古希腊）亚里士多德（古希腊）哥白尼哥白尼伽利略伽利略布鲁诺布鲁诺2、日心说：、日心说：太阳是宇宙的中心，太阳是宇宙的中心，静止，地球和其它行星都绕太阳匀静止，地球和其它
2、行星都绕太阳匀速圆周运动。速圆周运动。 代表人物：哥代表人物：哥白尼、开普勒、伽利略、布鲁诺。白尼、开普勒、伽利略、布鲁诺。第谷第谷 丹麦天文丹麦天文学家，二十年如学家，二十年如一日地对行星的一日地对行星的运动进行观察，运动进行观察，积累了大量的、积累了大量的、精确程度令人吃精确程度令人吃惊的第一手观察惊的第一手观察资料，为开普勒资料，为开普勒三定律的发现奠三定律的发现奠定了基础。定了基础。第谷（丹麦天文学家）第谷（丹麦天文学家） 二、二、开普勒对行星运动的研究：开普勒对行星运动的研究：开普勒开普勒 德国天文学家德国天文学家 （1571-1630） 开普勒在第开普勒在第谷观测的谷观测的 基础上
3、，基础上，经经17年的探索，年的探索，先后提出了天体先后提出了天体运动的规律（开运动的规律（开普勒三定律），普勒三定律），使日心说有了完使日心说有了完善的理论体系。善的理论体系。被誉为被誉为“创制天创制天空法律者。空法律者。问题：问题： 要清楚行星运动的规律，要清楚行星运动的规律，必须研究哪几方面的问题？必须研究哪几方面的问题？3、不同行星绕太阳运行时相互不同行星绕太阳运行时相互间有无关系？怎样的关系？间有无关系？怎样的关系？1、行星的运动轨迹，太阳的行星的运动轨迹，太阳的位置。位置。2、行星的运动是匀速率还是变行星的运动是匀速率还是变速率？怎么变？速率？怎么变？ 三三 开普勒行星运动定律开普
4、勒行星运动定律第一定律：第一定律：所有行星绕太阳运所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。椭圆的一个焦点上。ABF1F2CDOAO=BO=a为半长轴为半长轴CO=DO=b为半短轴为半短轴(1609年）年）第二定律：第二定律：对任意一个行星来对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。时间内扫过相等的面积。S1S2S31、相等时间、相等时间t内，内，S1=S2=S3则则VA VB VCABC（1609年）年）2、A、B、C各点的各点的速度方向相同吗？速度方向相同吗？第三定律：第三定律：所有行星的轨道的所有
5、行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等期的二次方的比值都相等（1619年）年）2aT23Ta=k问题：问题：1、k值与行星无关且相等，值与行星无关且相等，哪可能与什么有关？哪可能与什么有关？2、不同卫星绕地球运转时也不同卫星绕地球运转时也有上述关系，有上述关系，k值与行星绕值与行星绕太阳的相等吗？太阳的相等吗？3、圆为椭圆的特例，上式同圆为椭圆的特例，上式同样适用，样适用，a为圆半径。为圆半径。实际上实际上,多数大行星的轨道与圆十分接近多数大行星的轨道与圆十分接近,所所以在中学阶段的研究中能够按圆处理以在中学阶段的研究中能够按圆处理.这样这样可以
6、说可以说:1.多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处在圆心太阳处在圆心;2.对某一行星来说对某一行星来说,它绕太阳做圆周运动的角它绕太阳做圆周运动的角速度速度(或线速度或线速度)不变不变,即行星做匀速圆周运动即行星做匀速圆周运动;3.所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等期的二次方的比值都相等.开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础的发现奠定了基础.见见63页图页图7.1-3小结：小结：行星的运动行星的运动古人对行星运动的看法古人对行星运动的看
7、法日心说日心说地心说地心说开普勒三大定律开普勒三大定律1、科学需要严谨的态度和锲科学需要严谨的态度和锲而不舍的钻研精神。而不舍的钻研精神。3、一种物理模型或一种假设，一种物理模型或一种假设，随着人们认识的发展，是可以修随着人们认识的发展，是可以修正或更新的，但是一份实际观测正或更新的，但是一份实际观测的资料，却是长期起作用，不随的资料，却是长期起作用，不随人们观念的更换而改变的。人们观念的更换而改变的。行星运动的研究给我们的启示：行星运动的研究给我们的启示：2、真理最终会战胜谬误。真理最终会战胜谬误。 例例1、 如图如图1所示，已知所示，已知行星在行星在A点的速率大于它点的速率大于它在在B点的
8、速率，试判断太点的速率，试判断太阳是位于图中的阳是位于图中的F1点还是点还是F2点，为什么？点，为什么？A BF1F2图图1， 2323T月月地地RTRkTa23例例2、关于开普勒行星运动的公式：、关于开普勒行星运动的公式： 以下理解正确的是：以下理解正确的是：A、k是一个与行星无关的常量是一个与行星无关的常量 B、地球绕太阳运转轨道半长轴为、地球绕太阳运转轨道半长轴为R地地，周期为周期为T地地；月球绕地球运转轨道的长半；月球绕地球运转轨道的长半轴为轴为R月月，周期为，周期为T月月，则，则C、T表示行星运动的自转周期表示行星运动的自转周期D、T表示行星运动的公转周期表示行星运动的公转周期 例例3、飞船沿半径为、飞船沿半径为R的圆周绕地球的圆周绕地球运动，其周期为运动，其周期为T。如果飞船要返回。如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点地面，可在轨道上的某一点A处，将处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在圆和地球表面在B点相切，如图点相切，如图2所示。所示。 如果地球半径为如果地球半径为R0，求飞船由求飞船由A点到点到B点点所需要的时间。所需要的时间。RBAR0课堂练习：课堂练习： 问题与练习问题与练习阅读阅读64页页 科学足迹科学足迹
