6.1行星的运动资料课件

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的创造。在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象，因而在生产实践中也起过一定的作用。,地心说中的本轮均轮模型，毕竟是托勒密根据有限的观察资料拼凑出来的，他是通过人为地规定本轮、均轮的大小及行星运行速度，才使这个模型和实测结果取得一致。但是，到了中世纪后期，随着观察仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来越精确，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差，就逐渐显露出来了。,当初这种办法还能勉强应付，后来小本轮增加到,80,多个，但仍不能满意地计算出行星的准确位置。这不能不使人怀疑地心说的正确性了。到了,16,世纪，哥白尼在持日心地动观的古希腊先辈和同时代学者的基础上，终于创立了,“,日心说,”,。从此，地心说便逐渐被淘汰了,。,哥白尼,(1473,1543,波兰天文学家, 1543,年出版,天体运行论,，确立日心说、近代天文学起点,.),我认为,:,越来越多的证据说明托勒密的,“,地心说,”,模型很难完满解释天体的运动,而且它缺少简洁美,.,因此我认为,:,“,太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动,”,.,这就是日心说又称为,“,日心地动说,”,或,“,日心体系,”,。这样能更好地解释所观察到的天文现象,而且更为简洁,.,水星,金星,地球,月亮,火星,木星,土星,恒星所在球壳,第谷布拉,赫,(Tycho Brahe, 1546-1601),丹麦天文观测,家,我的一生都在进行天体的观测,并连续,20,年对,750,颗左右恒星进行观察并有准确记录。我虽然相当赞赏哥白尼的日心说,但我并不接受这样的天体模型,;,因此,我想要利用精密的观测来反驳日心说,.,但始料未及,想不到我所提供的精密资料,由开普勒进行分析、解释的结果,却与我原本的主张相反,反而成为支持哥白尼的日心说的有力证据,真是人算不如天算,!,行星,T,R,水星,0.241,0.387,金星,0.615,0.723,地球,1.000,1.000,火星,1.881,1.524,木星,11.862,5.203,土星,29.457,9.539,丹麦伟大的天文学家第谷的贡献：,开普勒,(Johannes Kepler, 1571-1630),德,国物理学家,我是开普勒,从年轻时我就立志成为宇宙的立法者,想要找出行星运动的规则性,就算再怎么穷,我也要达成我的目标,.,但是该从哪里着手呢,?,只有自己想办法了,.,我很赞同毕达哥拉斯的想法,宇宙应该呈现数字的和谐性,基于这样的信念,我想找出六大行星间的空隙与五个正面体之间的关系,.,这,就是我初步探索的,结,果，真是令人,兴奋,啊！想不到六大行星的空隙真的可以塞入五,个,正面,体,。我真的成功了。,唉！,后来,想想，,这个,模型,终,究是我自己造出來的，太人工化了，,虽,然很不容易才得到,这样,的成果，但似乎不太令人,满,意。,开普勒,我要重新,开,始我的立法了。之前的探索方向,错误,，浪,费,了我好多年的,时间,，但科,学,就是,这样,，,没,有人知道,现,在的作法、想法是否一定有用。下一步我要分析第谷留下的、,关于,火星的,资,料。,前人都认为轨道应该是圆,形的，就,从这里开始了,。,我,发现,他的,资料与现有,的宇宙模型都不太吻合，最接近的也有,8,分的,误,差，我的,老师说,可能是第谷,观测错误,，但我相信他的,观测,是,相当精确的,，,为何会这样呢,？,试了,好多次,还,是,失败,了。,或许,前人的,观点,是,错误,的，,也许轨道不是,正,圆形,、而是其他,形状,。先,假设轨道,是,椭圆来试试,看好了！,想不到竟然,相当,吻合，,难道,前人真的都,错了吗,？被相信,那么,久的,观点怎么会是错的,呢？但是,资料,真的,与椭圆轨道较符合,啊！,怎么办,？要不要公布,结果,？,从资料,分析，我,认为,火星,绕太阳的轨道,不是,圆形,、而是,椭圆形,，既然,从资料,的分析得到,这样,的,结果,，我,应该发表,，可能,会,被別人,攻击,或,耻笑,，但既然我,发现这个规则,，,无论如何,，,还是公布好了,。,开普勒,所有的行星围绕太阳运动的轨道椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。,第一定律,（轨道定律）,1609,年，我将第一定律和第二定律发表于新出版的,新天文学,上,开普勒,开普勒行星运动的三大定律,开普勒第一定律：（椭圆轨道定律）,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。,将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。这两个定点称为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，既 常数。,O,点为对称中心点,称为半长轴； 称为半短轴；,认识椭圆,（面积定律）,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的面积。,若,t,AB,= t,CD,= t,EK,，则,s,AB,= s,CD,= s,EK,第二定律,S,EK,A,B,C,D,E,K,S,AB,S,CD,开普勒,我最,骄傲,的不只是第一定律,和第二定律,，,还,有,第,三定律,整整花了我,十年之久,.,在第三,定律,中我,建立了行星,与,行星,之间的相互关系,.,这三个定律,较,完整地,描述整个太阳系的运行规律,为,牛頓的,万有,引力定律,的诞生立下了汗马功劳,.,开普勒,下面我们一起来看看第谷留下来的观测数据都什么规律？,行星,T,R,T,2,R,3,水星,0.241,0.387,0.058,0.058,金星,0.615,0.723,0.378,0.378,地球,1.000,1.000,1.000,1.000,火星,1.881,1.524,3.54,3.54,木星,11.862,5.203,140.7,140.7,土星,29.457,9.539,867.7,867.7,我们不妨将人们最熟悉的地球到太阳间的距离,R,定为,1,，地球绕太阳的公转周期,T,是,1,年，以此为标准再换算其他行星的周期和距离，便得到这么一堆数字：,（周期定律）,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。,即：,R,3,/ T,2,= k,第三定律,K,是一个只决定于被绕天体（,中心天体,）质量的物理量,开普勒,F,R,F,中心天体,环绕天体,第一定律画椭圆,第二定律限面积,周期半径归第三,天下从此再不乱,水,金,地,火,类地行星,木星,土星,巨行星,海王星,天王星,远日行星,本身不发光，靠表面反射太阳光而发亮,(,二,),八大行星,太阳系的八大行星,1,、共面性：即,八大行星的绕日公转轨道平面比较接近同,一个平面,2,、同向性：,即运动方向一致,（自西向东，逆时针）,3,、近圆性：,即轨道都是扁率不大的椭圆形,(,一,),共性,注意：,（,1,）开普勒定律不仅适用于行星，也,适用于卫星,，只不过此时,比值,k,是,由行星质量所决定的,另一恒量,（,2,）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做,匀速圆周运动,（,3,）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们,每一条都是经验定律,，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的,实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？,1,、多数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,、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。,课堂小结,一、地心说与日心说,地球是中心地球偏心 太阳是中心宇宙无限,（科学精神推动了认识发展）,二、行星运动定律,1,、轨道定律：椭圆,2,、面积定律,3,、周期定律：,R,3,/ T,2,=k,（,K,是一个只与,中心天体,质量有关的物理量）,地心说,:,地球是世界的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动,(,托勒密,),日心说,:,太阳是世界的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动,(,哥白尼,),认识发展过程,例题：,下列说法正确的是（,）,A,地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其它行星都绕地球运动,B,太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳运动,C,地球是绕太阳运动的一颗行星,D,日心说和地心说都是错误的,正确答案为,C,日心说是正确的，地心说是错误的，日心说认为太阳不动，而太阳系本身在宇宙中不停地运动着,巩固练习,例题：木星绕太阳公转的周期为地球绕太阳公转周期的,12,倍，则木星绕太阳运动的轨道半长轴约为地球绕太阳运动的轨道半长轴的,倍,（取一位有效数字）,例题：两行星的质量分别为,m,1,、,m,2,，绕太阳运动的轨道半长轴分别是,R,1,和,R,2,，则它们的公转周期之比,T,1,：,T,2,=,。,例题：在太阳系中，有八大行星绕着太阳运行，按照距太阳的距离排列，由近及远依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，如果把这些行星的运动近似认为是匀速圆周运动，那么它们绕太阳运行一周所用时间最长的是,，运行角速度最大的是,。,例题：宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的,9,倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ）,A,3,年,B,9,年,C,27,年,D,81,年,例题：月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的,60,倍，运行周期约为,27,天。应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多少高度，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在无空中不动一样,(R=6.410,6,m ),解：设人造地球卫星运行半径为,R,，周期为,T,，根据开普勒第三定律有：,同理设月球轨道半径为,，周期为,，也有：,由以上两式可得：,在赤道平面内离地面高度：,点评：,随地球一起转动，就好像停留在天空中的卫星，通常称之为定点卫星它们离地面的高度是一个确定的值，不能随意变动。,km,【,例题,】,理论和实践证明，开普勒定律不仅适,用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体（包,括卫星绕行星的运动）都适用。下面对于开普,勒第三定律的公式 ，下列说法正确,的是（ ）,A,、公式只适用于轨道是椭圆的运动,B,、式中的,K,值，对于所有行星（或卫星）都相等,C,、式中的,K,值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星（或卫星）无关,D,、若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离,C,【,例题,】,有人发现了一个小行星，测得它到太阳的平均距离是地球到太阳的平均距离的,8,倍，则这颗小行星绕太阳的公转周期将是地球的公转周期的几倍,?,【,例题,】,银河系中有两颗行星绕某恒星运行，从天文望远镜中观察到它们的运转周期之比为,8,：,1,，则,(1),它们的轨道半径的比为,( ),A,2,：,1 B,4,：,1,C,8,：,1 D,1,：,4,(2),两行星的公转速度之比为,( ),A,1,：,2 B,2,：,1,C,1,：,4 D,4,：,1,B,A,【,例题,】,、神舟六号沿半径为,R,的圆周绕地球运动，其周期为,T,，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点,A,处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在,B,点相切，如图所示，如果,地球半径为,r,，求飞船由,A,点到,B,点所需的时间。,R,R,0,A,B,取代地心说的原因：,可以解决许多问题，行星运动的描述变得简单。,地球是宇宙的中心,。地球是静止不动的，,太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。,符合人们的日常经验；,符合宗教地球是宇宙的中心的说法。,统治很长时间的原因：,太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳转动,。,地心说：,日心说：,想一想,你能否例举一些事实或设计一个实验来说明：,是地球绕太阳转动而不是太阳绕地球转动。, 地球绕太阳转动是椭圆轨道而不是正圆轨道。,卫星绕行星运转，行星带着它们的卫星绕太阳运转，整个太阳系绕银河系中心运转，银河系这个整体也在运动。并不存在一个绝对的运动中心，运动本身也是相对的。,太阳,不过是银河系中一千多亿颗恒星中的一员罢了,!,第 谷（丹麦）,开普勒（德国）,四年多的刻苦计算,二十年的精心观测,8,分的误差, ,否定,19,种假设,行星轨道为椭圆,若是匀速圆,周运动,怎么回事,呢,神州五号载人飞船发射运行,前苏联一共发射了,7,座礼炮号空间站,礼炮,7,号空间站,前苏联和平号空间站,俄罗斯,“,联盟,-TM3,”,号,载人飞船准备升空,前苏联的暴风雪号航天飞机从拜科努尔航天中心首次发射升空，,美国在,1973,年,5,月,14,日发射成功,一座叫天空实验室的空间站,1986,年,1,月,28,日，美国挑战者号航天飞机载,7,名宇航员，,进行航天飞机的第,25,次飞行。,挑战者号爆炸的悲剧,“,发现,”,号航天飞机被,“,背回,”,美国佛罗里达州肯尼迪航天中心,从,1981,年至,1993,年底，美国一共有,5,架航天飞机进行了,59,次飞行，其中哥伦比亚号,15,次，挑战者号,10,次，发现号,17,次，亚特兰蒂斯号,12,次，奋进号,5,次。,美国当地时间,2003,年,2,月,1,日，哥伦比亚号航天飞机在返回地球时坠毁，图为失事的哥伦比亚号航天飞机解体后掉落在地上的一块球状残骸。,江苏省镇江中学高一物理组,