1、物理课件天体运动1 浑天说浑天说是我国古代的另一种重要是我国古代的另一种重要宇宙理论，认为宇宙理论，认为 浑天如鸡子，天体圆如浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄蛋丸，地如鸡中黄，天内充满了水，天靠，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。气支撑着，地则浮在水面上。天的大圆分为天的大圆分为度度，浑天旋轴两端分别称为南极、北极，浑天旋轴两端分别称为南极、北极，赤赤道垂直于天极，黄道斜交着天的大圆道垂直于天极，黄道斜交着天的大圆，黄黄赤道交角为赤道交角为2424度度。我国古代的天文学我国古代的天文学 公元前，公元前，古人观察古人观察到北极星常年不到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便
2、以动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的。就象一只倒扣的大锅，覆为星空是圆的。就象一只倒扣的大锅，覆盖在大地上，而北极则是这盖天的顶，又盖在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就象一围棋盘，此即认为地是方的，就象一围棋盘，此即“”之说。之说。东汉时的浑天仪东汉时的浑天仪行星运动的认识行星运动的认识托托 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,一切行一切行星围绕地球做圆周运动星围绕地球做圆周运动行星运动的认识行星运动的认识 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,一切行一切行星都围绕太阳做圆周运动。星都围绕太阳做圆周运动。哥
3、白尼哥白尼行星运动的认识行星运动的认识 第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。在他以前行位置。在他以前,人们测量天体位置的误差大约是人们测量天体位置的误差大约是10,10,第谷通过第谷通过，把这个，把这个不确定性减小到不确定性减小到2 2 。他他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为。第谷被后人誉为“星星学之王学之王”，并把天上的一颗恒星命名为，并把天上的一颗恒星命名为“第谷星第谷星”。第谷（丹麦）第谷（丹麦）第第 谷谷 星星 “星学之王星学之王”第第 谷
4、谷 开普勒（德国）开普勒（德国）行星运动的认识行星运动的认识第谷的眼睛与开普勒的头脑第谷的眼睛与开普勒的头脑四年多的刻苦计算四年多的刻苦计算二十年的精心观测二十年的精心观测8 8 的偏差的偏差 否定否定19 19 种假设种假设750750多颗星的观测记录多颗星的观测记录几千个数据几千个数据误差仅为误差仅为22？行星轨道是行星轨道是椭圆的椭圆的怎么回事怎么回事.进行了进行了7070多次尝试多次尝试第第 谷（丹麦）谷（丹麦）开普勒出身贫寒，开普勒出身贫寒，4 4岁时患天花岁时患天花损坏了视力，一只手落下残疾。他在用损坏了视力，一只手落下残疾。他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，圆周运动模型对火星
5、轨道的研究中，七十余次七十余次尝试所得的结果都与第谷尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少的观测数据有至少8 8 的角度偏差的角度偏差。开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，猜想行星的运动并非匀速圆周运动猜想行星的运动并非匀速圆周运动。人们长期以来视为真理的观念第一次人们长期以来视为真理的观念第一次受到了怀疑。此后，他经过多年的尝受到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了试性计算，终于发现并先后发表了行行星运动的三大定律星运动的三大定律。开普勒开普勒“天空立法者天空立法者”开普勒开普勒 开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律开普勒第开普勒第一一定
6、律定律浑天说是我国古代的另一种重要宇宙理论，认为浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。天的大圆分为度，浑天旋轴两端分别称为南极、北极，赤道垂直于天极，黄道斜交着天的大圆，黄赤道交角为24度。进行了70多次尝试D日心说的说法是正确的“天空立法者”开普勒对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8 的角度偏差。天的大圆分为度，浑天旋轴两端分别称为南极、北极，赤道垂直于天极，黄道斜交着天的大圆，黄赤道交角为24度。第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论
7、，必须精确掌握星体的运行位置。“星学之王”第 谷【例5】某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日点A到太阳的距离为r，远日点B到太阳的距离为R.“星学之王”第 谷就象一只倒扣的大锅，覆盖在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就象一围棋盘，此即“天圆地方”之说。他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8 的角度偏差。开普勒行星运动定律的近似处理若行星经过近日点时的速度为VA 求：该行星经过远日点时的速度VB 的大小开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律开普勒第开普勒第二二定律定律 对于每一个行星而言，对于每一个行星而言，太阳和行星的联太阳和行星的联
8、线线在相等的时间内在相等的时间内扫过相等的面积扫过相等的面积开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律开普勒第开普勒第三三定律定律 所有行星的轨道的所有行星的轨道的半长轴的三次方跟半长轴的三次方跟公转周期的二次方公转周期的二次方的比值都相等。的比值都相等。kTR23【例5】某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日点A到太阳的距离为r，远日点B到太阳的距离为R.对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒三大定律都是经验定律。750多颗星的观测记录开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，猜想行星的运动并非匀速圆周运动。开普
9、勒出身贫寒，4岁时患天花损坏了视力，一只手落下残疾。开普勒三大定律都是经验定律。现应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星可随地球一起转动，就象其停在天空一样（同步卫星）。例、月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，其运行周期约为27 天.“星学之王”第 谷【例2】如图所示是行星m绕恒星M运动的情况示意图，则下面的说法正确的是：A、速度最大的点是B点此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三大定律。开普勒行星运动定律的近似处理开普勒行星运动定律的近似处理半长轴长为：半长轴长为：108km半短轴长为：半短轴长为：108km开普勒三大定律都开普勒三大定律
10、都是是经验经验定律定律。【例例1 1】下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A A太阳系中的八大行星有一个共同的轨道太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点焦点 B B行星的运动方向总是轨道的切线方向行星的运动方向总是轨道的切线方向 C C行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 D D日心说的说法是正确的日心说的说法是正确的【例例2 2】如图所示是行星如图所示是行星m m绕恒星绕恒星M M运动的情况示意运动的情况示意图，则下面的说法正确的是：图，则下面的说法正确的是：A A、速度最大的点是、速度最大的点是B B点点B B、速度最小的点是、速度最小的点是C C
11、点点C C、m m从从A A到到B B做减速运动做减速运动D D、m m从从B B到到A A做减速运动做减速运动MABmDC 从从A到到B过程的速度、加速度的大小变化？过程的速度、加速度的大小变化？【例例3 3】地球到太阳的距离为水星到太阳距离的倍，地球到太阳的距离为水星到太阳距离的倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比是多少？那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比是多少？【例例4 4】某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3，则此，则此卫星运行的周期大约是卫星运行的周期大约是()4天天8天天16
12、天天20天天【例例5 5】某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日点日点A A到太阳的距离为到太阳的距离为r r，远日点，远日点B B到太阳的距离为到太阳的距离为R R.若行星经过近日点时的速度为若行星经过近日点时的速度为V VA A 求求：该行该行星经过远日点时的速度星经过远日点时的速度V VB B 的大小的大小ABrROA1B1ABrRO 解：解：设行星设行星在极短的时间在极短的时间t t内内由由A A到到A A1 1，由，由B B到到B B1 1。RtvrtvBAABvRrv 由开普勒第二定律由开普勒第二定律可知：可知：OAA1与与OBB1面积相等面积相等极限思想极限思想-瞬时速度瞬时速度 例例、月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的6060倍，其运行周期约为倍，其运行周期约为27 27 天天.现应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多现应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星可随地球一起转动，就象其停高时，人造地球卫星可随地球一起转动，就象其停在天空一样（同步卫星）。在天空一样（同步卫星）。（已知（已知 R R地地=6.4=6.410103 3km)km)绕同一天体运动的不同天体绕同一天体运动的不同天体,都循开普勒的周期定律都循开普勒的周期定律
