资源简介

(共51张PPT)
人教版（2019）高中物理必修第二册
第七章 万有引力与宇宙航行
7.1 行星的运动
授课人：扬帆起航
CONTENTS
01
地心说
02
日心说
03
开普勒三定律
04
目录
典型例题
典型例题
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４
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，行星表面布满了坑洞——这些坑洞是由火山爆发以及小行星相撞形成。
“最酷最炫”的太空图片５
六、火星上的日出美景
　　来看看日出美景。这可不是普通的日出景色，而是火星上的日出景色。天文艺术家利用电脑软件和有关数据创作了这幅图片，图中显示的是“火星大峡谷”的3D外形结构，有人认为“火星大峡谷”是由冰川或水流腐蚀形成。
“最酷最炫”的太空图片６
太阳系示意图
中国古人对天体运动的看法及发展过程
中国古人根据有限范围内的观察（如日月星辰东升西落、远处天壤相接等），得出“天圆地方”之类的想法。
盖天说（ “天圆地方” －孔方兄）
张衡
浑天说（东汉）
东汉时期的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。
浑天仪
　　认为天是一个圆球，地则位于这个圆球的中间。天在不停地旋转，日月星辰随天运转，转到地平线之下就看不见了，这种见解比盖天说更合理地解释了天体的出没。
01
地心说
万有引力与宇宙航行
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。
由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心说。
1、地心说(Geocentric Universe)
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
02
日心说
万有引力与宇宙航行
随着天文观测不断进步，“地心说”暴露出许多问题。逐渐被波兰天文学家哥白尼(1473-1543)提出的“日心说”所取代。
波兰天文学家哥白尼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)
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
“日心说”的传播
1592年罗马鲜花广场 布鲁诺为真理献身
（意大利哲学家布鲁诺因维护“日心说”被教会烧死）
　　1608年，荷兰人李波尔赛在一次偶然的机会中发明了望远镜。伽利略在得知这一消息后，立刻亲自动手制作了第一架天文望远镜，并不断加以改进。伽利略利用他的望远镜发现了月球表面的环形山、金星月相、木星的卫星、太阳黑子，发现了茫茫银河由无数个恒星所组成。他个人极力支持哥白尼的日心说，著有《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。
意大利:物理学家、天文学家
伽利略
因赞成“日心说”伽利略受到教廷的审判
■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。
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
03
开普勒三定律
万有引力与宇宙航行
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
轨道定律
1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处，多数行星的轨道十分的接近圆。
2、不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道不同，但太阳处在所有椭圆轨道的一个共同焦点上。
注意：
行星轨道
焦点
太阳
焦点
●
探究椭圆轨道特征：
图钉
图钉
F1
F2
P
O
做一做：
A
B
C
D
做一做
o
焦点
焦点
半长轴a
椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系
保证椭圆的周长不变,当椭圆的形状变圆时,两焦点间的距离会如何变化 半长轴a的长度呢
想一想
开普勒行星运动定律
开普勒（德国）
1571年---1630年
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的面积相等
面积定律
试比较近日点和远日点地球的速度大小？
M
N
R1
R2
思考:如何求出近日点和远日点地球的速度大小的比值？
★同一行星在近日点的速率大于远日点的速率。
D
例题讲解
开普勒
开普勒第三定律
C
太阳
半长轴a
半短轴
A
B
行星
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。
比值k是一个与环绕天体（行星）无关的物理量，只由中心天体质量决定。
注意：
3、中心天体相同的系统里k值是相同的，中心天体不同的系统里k值不同。
1、第三定律不仅适用于行星绕太阳转，也适用于卫星绕行星转。对于同一个行星的不同卫星，它们也符合 ， 与k是不同量。
2、所有行星绕太阳运行时都符合 。例如：地球和木星都绕太阳运动，则有：
太阳系中行星
所有绕恒星运动的行星
绕地球运动的卫星
k水=3.36×1018
K金=3.35×1018
K地=3.31×1018
K火=3.36×1018
a3/T2=k
开普勒第三定律（周期定律）
开普勒定律的得出为牛顿发现万有引力定律打下了坚实的基础
可知: k的大小与行星无关，只与太阳有关。
行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理，即：
1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_____。
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)________，即行星做__________运动。
行星运动的一般处理方法
圆心
不变
匀速圆周
立方
平方
行 星 轨道半长轴 a(106km) 轨道半短轴
b(106km)
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
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？
3、实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，那么开普勒三定律又当如何表述呢？
观察八大行星图后请思考:
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
四季的时间是不相等的
秋冬两季比春夏两季时间短
春92天
夏94天
秋89天
冬90天
[应用]太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快。
春92天
夏94天
秋89天
冬90天
1、开普勒第一定律（轨道定律）
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。
2、开普勒第二定律（面积定律）
　对于任意一个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
3、开普勒第三定律（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。
k 的大小与行星无关，只与 中心天体质量有关。
小 结
4
典型例题
万有引力与宇宙航行
判断题(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动．( )
(2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动．( )
(3)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的． ( )
(4)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动． ( )
(5)行星的轨道半径和公转周期成正比． ( )
(6)公式 中的a可认为是行星的轨道半径．( )
(7)造成天体每天东升西落的原因是天空不转动，只是地球每天自西向东自转一周． ( )
(8)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的． ( )
(9)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动． ( )　
×
×
×
×
×
×
√
√
√
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
例题分析
2、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
3、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
4、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T2/r3=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： R3/T2=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
5、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
6.如图所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的1/9，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是(　　)天
A.１/9 B.1/3 C.1 D.9
【答案】　C
【解析】由于r卫＝r月/9,T月＝27天
由开普勒第三定律可
得T卫＝1天，故选项C正确。
7.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(　　)
50
C

展开更多......

收起↑