高一物理必修二行星的运动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章 万有引力与航天,仰望星空,我仰望星空，我仰望星空,它是那样寥廓而深邃；它是那样自由而宁静,；,那无穷的真理，那博大的胸怀，,让我苦苦地求索、追随。让我的心灵栖息、依偎。,我仰望星空，我仰望星空，,它是那样庄严而圣洁；它是那样壮丽而光辉；,那凛然的正义，那永恒的炽热，,让我充满热爱、让我心中燃起希望的烈,感到敬畏。焰、响起春雷。,温家宝,6-1,行星的运动,太阳系示意图,6.1,行星的运动,1.,地心说的代表人物和主要观点,一、关于天体运动的两种对立观点,2.,日心说的代表人物和主要观点,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,在公元前三世纪提出，后来经,托勒密,（,90-168,）进一步发展而逐渐建立和完善起来。,1,、地心说,(Geocentric Universe,),地心说,-,托勒密建立和完善。,地心说,的建立与发展,基本观点：,1.,地球是球体。,2.,地球是,静止不动,的，而且处于,宇宙的中心,从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,再外面是镶嵌着所有恒星的天球,恒星天。最外面，是推动天体运动的原动天。,3.,所有日月星辰都,围绕地球,匀速转动。,托 勒 密,地,心,说,地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动,火星逆行,复杂,:,火星的逆行,随着天文观测不断进步，“地心说”暴露出许多问题。,在公元前,300,多年的,赫拉克里特,和,阿里斯塔克斯,就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。,波兰天文学家,哥白尼,(1473-1543),经过近四十年的观测和计算，于,1543,年出版了“,天体运行论,”正式提出“,日心说,”。,2,、日心说,(heliocentric theory),太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动。,哥白尼,-,日心说,哥白尼,基本观点：,（,1,）,太阳是不动的,，而且在,宇宙中心,，水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在,圆形,轨道上,匀速率,地绕着太阳公转。,（,2,）,月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。,（,3,）,地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于,地球的自转,才是我们看到了日月星辰每天,东升西落,的现象。,哥白尼,-,日心说,日,心,说,太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动。,哥白尼,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,（,1546-1601,）进行的。,大家都认为行星运动绕太阳运动的轨道是圆形,地球,真的是圆？,那么每个季节应该有相同的天数,年份,春分,夏至,秋分,冬至,2004,3/20,6/21,9/23,12/21,2005,3/20,6/21,9/23,12/21,2006,3/21,6/21,9/23,12/21,秋冬两季比春夏两季时间短,春,92,天,夏,94,天,秋,89,天,冬,90,天,实际情况,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,8的角度误差,.当时公认,的第谷的观测误差不超过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,19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,的天文学观测,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,假设地球绕太阳的运动是一个,椭圆,运动,太阳在焦点,上,根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。,开普勒,开普勒第一定律,所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上,3,、开普勒三定律,椭圆,开普勒,开普勒第二定律,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,3,、开普勒三定律,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方的比值（,k,）都相等,3,、开普勒三定律,行星,/,卫星,半长轴（,10,6,km,）,周期（天）,K,（,m/s,）,水星,57,87.97,金星,108,225,地球,149,365,火星,228,687,木星,778,4333,土星,1426,10759,天王星,2870,30660,海王星,4498,60148,月球,0.3844,27.3,同步卫星,0.0424,1,3.361018,3.361018,3.361018,3.361018,3.361018,3.361018,3.371018,3.371018,1.031013,1.031013,动手算一算,动手计算后，你得到了什么？,所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等，月球、卫星的比值也相等,K,值与环绕天体无关，与中心天体有关,开普勒第三定律,1.a,指椭圆轨道的,半长轴,，,T,指行星运动的,公转周期,（绕中心天体运行一周的时间）,2.k,是一个常数，对于绕同一中心天体运动的行星来说，,k,的大小与,行星无关,，,只,与,中心天体,有关,公式表述：,开普勒第一定律（轨道定律）,所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。,开普勒第二定律（面积定律）,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。,开普勒第三定律（周期定律）,所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与周期的平方成正比,。,即有,:,a,1,3,：a,2,3,=T,1,2,：,T,2,2,注意,:k,的大小与行星无关，,只与太阳有关。,或,:,a,3,/T,2,=k,短轴,长轴,3,、开普勒三定律,在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨道处理，则开普勒定律描述为：,1.,行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心,1.,所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上,2.,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,3.,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,2.,对于某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动,3.,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,/T=k,2,、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比,24,小时短吗,?,1,、海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？,观察八大行星图后请思考,:,1,、开普勒第一定律（,轨道定律,）,所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。,2,、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相等的面积。,3,、开普勒第三定律（,周期定律,）,所有行星的椭圆轨道的,半长轴,的三次方跟,公转周期,的平方的比值都相等,k,的大小与行星无关，,只与太阳质量有关。,短轴,长轴,小结,a,1,、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（,）,A,、所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动。,B,、行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处。,C,、离太阳越近的行星运动周期越长。,D,、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。,D,2,、地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化。,冬至,这天地球离太阳最近，,夏至,最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是 （）,A地球公转速度是不变的,B冬至这天地球公转速度大,C夏至这天地球公转速度大,D无法确定,B,3、关于开普勒定律，下列说法正确的是（）,A.开普勒定律是根据长时间连续不断的、对行星位置观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论,B.根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离小时速度大，距离大时速度小,C.行星绕太阳运动的轨道，可以近似看做为圆，即可以认为行星绕太阳做匀速圆周运动,D.开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适用；行星的卫星（包括人造卫星）绕行星的运动，是不遵循开普勒定律的,ABC,4、关于行星的运动说法正确的是（,）,A、行星半长轴越长，自转周期越大,B、行星半长轴越长，公转周期越大,C、水星半长轴最短，公转周期最大,D、冥王星半长轴最长，公转周期最大,BD,5、行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么运行周期,T,的平方与轨道半径,r,的三次方的比为常数，设,T,2,/r,3,=k,则常数,k,的大小,(),A.,只与恒星的质量有关,B.,与恒星的质量及行星的的质量有关,C.,只与行星的质量有关,D.,与恒星的质量及行星的的速度有关,小结：,R,3,/T,2,=k,，无论是对于不同行星绕太阳转还是,对于不同卫星绕同一个行星转，都是合适的，,只是,k,值不同，,k,与行星或卫星无关，仅与中,心天体有关。,A,6,、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,0,，求飞船由,A,点到,B,点所需的时间。,R,R,0,A,B,7,、已知木星绕太阳的公转周期是地球绕太阳,公转周期的12倍，则木星轨道半长轴是地球,轨道半长轴的多少倍？,根据开普勒第三定律有,行 星,轨道半长轴,a(10,6,km),轨道半短轴,b(10,6,km),水星,57.9,56.7,金星,108.2,108.1,地球,149.6,149.5,火星,227.9,226.9,木星,778.3,777.4,土星,1427.0,1424.8,八大行星轨道数据表,一、形似沙漏的五彩星云,这是一团距离地球,3000,光年的星云，学名为,Mz3,。与其它星云有所不同的是：该星云看上去就像是一只,“,沙漏,”,，中间窄，两头宽,(,平常发现的其它星云通常为圆形,),。星云两头不时冒出泡泡。这种现象令天文学家惊奇不已,。,“,最酷最炫”的太空图片,1,二、让无数人倾倒的狮子座流星雨,11,月显身的狮子座流星雨让无数人为之倾倒。这次流星雨多而密，天文迷借此机会许完了整个世际的心愿。,“,最酷最炫”的太空图片,2,三、绚烂、神秘的极光,由于太阳活动频繁，美国北部几个州的居民难得地见到了平常只出现在南北极的美丽极光。极光绚烂、神秘，那些希望远离人类喧嚣的天文迷恨不得乘极光离开地球。,“,最酷最炫”的太空图片,3,四、怒气冲冲的太阳,千万别去惹,“,太阳公公,”,，他烦着呢。太阳风暴平均,11,年爆发一次，太阳释放出能量最旺的耀斑，太阳风暴图片的确很美，但千万别跑到操场上看太阳、找耀斑，因为,“,太阳公公,”,怒气未消，他灼热的,“,目光,”,会让你的眼睛很受伤。,“,最酷最炫”的太空图片,五、饱经风霜的,“,爱神,”,小行星,既然被取名为,“,Eros”,，,“,爱神,”,小行星在人们的心中是一个漂亮、干净的形象。但登陆,“,爱神,”,的,Shoemaker,号探测器发回的照片却告诉我们，情况并非如此。照片显示，行星表面布满了坑