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7.1 行星的运动
7.1 行星的运动
问题
不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？
前言
在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。
地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。它符合人们的直接经验。
日心说则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动，似乎与人们的生活经验不相符合。
经过长期论争，日心说战胜了地心说，最终被接受。无论地心说还是日心说，古人都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。
行星运动果真如此吗？
开普勒定律
德国天文学家开普勒用 20 年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符；只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。
他还发现了行星运动的其他规律。开普勒分别于 1609 年和1619 年发表了他发现的下列规律，后人称为开普勒行星运动定律。
随堂小练
二、活化能
随堂小练
二、活化能
（三）燃料电池
二、活化能
随堂小练
二、活化能
（三）燃料电池
开普勒三大定律
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。
说明：
（1）太阳并不是位于椭圆中心，
而是位于焦点处。
（2）不同行星轨道不同，
但所有轨道的焦点重合。
开普勒三大定律
做一做
把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳拉紧，在板上画出的图形是什么？
思考：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
开普勒三大定律
2.开普勒第二定律(面积定律）
对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
说明：行星在近日点速率
大于远日点速率。
开普勒三大定律
你认为春夏两季的时间长
还是秋冬两季的时间长？
春夏两季（186天）比
秋冬两季（179天）要长。
问题
开普勒三大定律
3.开普勒第三定律（周期定律）
所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。
猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟
谁有关吗 行星？太阳？
随堂小练
（三）燃料电池
随堂小练
（三）燃料电池
开普勒三大定律
行星/卫星 半长轴（106km） 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
结论：
(1)开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。
(2)k值与环绕天体无关，由中心天体决定。
开普勒三大定律
我们通常将行星的轨道近似为圆，这样合理吗？
实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
问题
随堂小练
（三）燃料电池
随堂小练
（三）燃料电池
开普勒三大定律
2.行星绕太阳做匀速圆周运动。
3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，
即
若将行星运动轨道按圆处理，则开普勒三定律又该如何表述？
1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。
练习与应用
1.地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。（这只是个粗略的说法。在天文学中，“天文单位”有严格的定义，用符号AU表示。）已知火星公转的轨道半径是，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日
练习与应用
2.开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点），哪点的速度比较大
练习与应用
3.在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗
感谢您的聆听
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