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《行星的运动》课件 何文强



超级 月亮

恒星:几乎不动的星体 行星:位置会发生变化

行星的运动有什么规律?

学习目标: 1. 知道地心说和日心说的基本内容及发展过程. 2.知道开普勒行星运动定律及建立过程. 3.能够运用开普勒行星运动定律公式解决有关行星运动问题. 重点难点:开普勒行星运动定律及应用.
授课人: 何文强

地心说

一、两种学说
日心说

1、地心说

欧多克斯

亚里士多德

托勒密

地 心 说 的 集 大 托成 勒者 密

——

主要观点:
地球处于宇宙中心静止不动 其他行星绕地做匀速圆周运动 本轮和均轮 偏心点 偏心距

缺陷: 概念复杂,缺少简洁性

直到..........

2、日心说
主要观点:
地球是球形 地球自转 月亮绕地球公转 太阳为宇宙中心 所有行星绕太阳做匀速圆周运动
哥白尼
近代科学兴 起的先驱者、 是捍卫科学 真理并为此 献身的殉道 士。

《 天 体 运 行 论 》

乔尔丹诺· 布鲁诺

少有支持者.直到.......

伽利略

第谷

开普勒

天 才 观 测 家

数 学 天 才

开 普 勒 三 大 定 律

天 上 的 立 法 者

二、开普勒三大定律
2.1开普勒第一定律:(轨道定律)
太阳系中各个行星以椭圆轨道运行的,太阳在这些椭圆 的一个焦点上
画一画:体会椭圆

2.2开普勒第二定律:(面积定律)

太阳和行星的连线在相等时间内扫过的面积相等

V2
近日点 处速度 快

S1

S2

远日点处 速度慢

V1

V1 ? V2

2.3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

R地 T地

3

2

?

R木 T木

3

2

?k
R

注: 3 3 R R 对于同一个行星的不同卫星, 卫1 卫2 ? 2 它们也符合开普勒第三规律,即: T 2 T 卫1 卫2 k值与中心天体有关,而与环绕天体无关, 一个中心天体对应一个k值,即:

三、高中阶段对行星运动的近似化研究 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。

四、小试牛刀
1.下列叙述中,错误的是( C ) A. 地心说的集大成者是托勒密

B. 哥白尼出版了《天体运行论》
C.被誉为天上的立法者是伽利略 D.第谷是望远镜发明前最后一位伟大的天文学家

2.下列说法正确是……………………(

D )

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.太阳是宇宙的中心,所有天体都绕太阳运动

C.太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运 动 D.“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来 都是不正确的

3.哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下面 说法中不正确的是( D ) A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度

C.彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加 速度
D.若彗星周期为75年,则它的半长轴是地球公转半 径的75倍

4.如图所示,A、B、C 是在地球大气层外的 圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星,下列 说法中正确的是哪个?( B ) A.B、C 的线速度相等, 且大于A 的线速度 B.B、C 的周期相等, 且大于A 的周期
A B 地球 C

C.B、C 的向心加速度相等,且大于A的向心加速度 D.若C 的速率增大可追上同一轨道上的B

5.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,则过近日点时的速率为( C )
解题思路b

A.vb= va a a C.vb= va b

B.vb= D.vb=
图 6- 1 - 3

a va b b va a

A、B 分别表示远日点、近日点,由开普勒第 二定律知,太阳和行星的连线在相等的时间里 扫过的面积相等,取足够短的时间Δ t,则有 1 1 a v ·Δ t·a= vb·Δ t·b,所以 vb= va. b 2 a 2

6.飞船沿半径为r的圆周绕地球 运转,其周期为T,如图所示,如果 飞船要返回地面,可在轨道上 某一点A处将速率降低到适当值, 从而使飞船沿着以地心为焦点的 椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在B点相切,已知地球

半径为R,求飞船由A点运动到B点所需的时间.

解析: 飞船沿椭圆轨道返回地面, 由题图可知, 当飞船由 A 点运动到 B 点时所需的时间刚好是 R+r 半个周期,椭圆的半长轴为 ,设飞船沿椭 2 圆轨道运动的周期为 T′ r3 根据开普勒第三定律有 2 = 2,得 T T′
?R+r? ? ?3 ? 2 ? ? ?

T′=

T 2

? R?3 ?1+ ? r ?2 2?

所以飞船由 A 点运动到 B 点的时间为 T′ 2? R?3 t= = ?1+ r ?2T. 2 8? ?

2? R?3 答案: ?1+ ?2T r? 8?

五、本课小结及思考
地心说

行 星 的 运 动

两种学说
日心说

轨道定律

开普勒三大运动定律

面积定律

周期定律
思考: 1、请尝试着评价两种学说及开普勒三大定律 2、你认为在科学探究的道路上什么素质是比较重要的?

谢谢大家



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