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第三章 万有引力定律
第1节 天体运动
屈原（公元前340年—公元前278年），在《天问》中提出对日月星辰的探究
天何所沓？十二分焉？日月安属？列星安陈？
天上日月在何处会合？黄道天体又是怎样划分为十二区的？日月是怎样附着在天上而不掉下来？群星又是如何排列而井然有序？
1.知道日心说、地心说的基本内容，了解人类对行星运动规律的认识历程。
2.掌握开普勒三定律的内容及简单应用，学会处理行星运动的近似方法。
3.能根据开普勒定律做简单的分析计算。
1.古人对天体运动存在哪些看法？　　
2.什么是“地心说”，什么是“日心说”？　　
3.哪种学说占统治地位的时间较长？　　
4.两种学说争论的结果是什么？
自主学习
一、中国古代对宇宙的认识
一、中国古代对宇宙的认识
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
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，是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。浑仪和浑象是反映浑天说的仪器。
1.地心说
代表人物：托 勒 密
地心说图解
观点：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。
二、地心说与日心说
2.日心说
代表人物：哥白尼
日心说图解
观点：太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。
日心说也并不是完全正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的。
思考：我们知道“日心说” 比“地心说”要准确一些，那么日心说是不是完全正确？请说明理由。
天圆地方
远古
140
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
天才的观察家 第谷·布拉赫
建立天文台，把天体位置测量的误差由10ˊ 减少到2ˊ。
第 谷（丹麦）
托勒密
地心说
第谷手稿
三、人类对行星运动的认识
数学天才 开普勒（德国）
利用第谷提供的观测数据对行星轨道深入研究。
开普勒为何认为行星的运动不是完美、和谐的匀速圆周运动，他得到了什么结论？
第谷（丹麦）
四年多的刻苦计算
↓
毕生的精心观测记录,对750多颗星的观测,记录几千个数据
↓
8 ′的偏差
否定19种假设
↓
误差仅为2′
行星轨道是椭圆的
进行了70多次尝试…
开普勒（德国）
↓
行星运动三大定律。
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。
R
F
F
地球
四、开普勒行星运动定律
认识椭圆
用一条细绳和两个图钉画椭圆，把细绳两端用图钉固定，用铅笔紧贴着细绳滑动，使细绳始终保持张紧状态，铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点。
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。
四、开普勒行星运动定律
你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
提示：由开普勒第二定律可知，
近日点（冬至），速度大，远日点（夏至），速度小。
秋冬两季比春夏两季时间短
四、开普勒行星运动定律
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值大小与什么有关？
行星 / 卫星 半长轴（ km ） 周期（ 天） k（ m /s ）
水星 57 87.97 3.36×10^18
金星 108 225 3.36×10^18
地球 149 365 3.36×10^18
火星 228 687 3.36×10^18
木星 778 4333 3.36×10^18
土星 1426 10759 3.36×10^18
天王星 2870 30660 3.37×10^18
海王星 4498 60148 3.37×10^18
月球 0.3844 27.3 1.03×10^13
地球同步卫星 0.0424 1 1.03×10^13
通过表格中的数据分析，你得到了什么？
当行星环绕的中心天体相同时,k值相同
k值与中心天体有关，而与环绕天体无关。
八大行星的中心天体都是太阳，k值相同！例如：
4.行星运动的近似处理
(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(或线速度大小) ，即行星做 运动。
(3)所有行星 的三次方跟它的公转周期T的
二次方的 ，
圆心
不变
匀速圆周
轨道半径r
比值都相等
r
1 .第一次对天体做圆周运动产生了怀疑的科学家是 ( )
A.布鲁诺 B.伽利略 C.开普勒 D.第谷
C
2. 下列说法正确的是（ 　）
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．所有天体的运动都是完美的匀速圆周运动
3.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( )
A．vb＝ va B．vb＝ va
C．vb＝ va D．vb＝ va
4.（多选）关于行星运动,以下说法正确的是 ( )
A.行星轨道的半长轴越长,自转周期越大.
B.行星轨道的半长轴越长,公转周期越大.
C.水星的半长轴最短,公转周期最大.
D.海王星离太阳”最远”,绕太阳运动的公转周期最长.
人类对行星运动规律的认识历程
“盖天”说和“浑天”说
地心说和日心说
开普勒定律
第一定律：轨道定律
椭圆轨道、焦点
第二定律：面积定律
相等时间内扫过的面积相等
第三定律：周期定律
=k，k与行星无关
行星按圆轨道后的开普勒定律
行星公转轨道是圆，太阳在圆心
行星绕太阳做匀速圆周运动
所有行星半径的三次方与周期的二次方的比值都相等
天体运动

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