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1、高一物理行星的运动本讲稿第一页，共二十五页美丽的家园美丽的家园地球地球本讲稿第二页，共二十五页木星木星本讲稿第三页，共二十五页壮观的太阳日冕壮观的太阳日冕本讲稿第四页，共二十五页我们的银河系我们的银河系本讲稿第五页，共二十五页 我国自行开发研我国自行开发研究并成功飞行的究并成功飞行的载人飞船载人飞船“神州神州号号”。我国宇航员乘着我国宇航员乘着飞船遨游太空！飞船遨游太空！本讲稿第六页，共二十五页航天飞机发射瞬间航天飞机发射瞬间本讲稿第七页，共二十五页一、行星的运动一、行星的运动 首先，我们来了解对太阳、行星运动的首先，我们来了解对太阳、行星运动的认识过程认识过程。“地心说地心说”和和“日心说日
2、心说”的发展过程的发展过程 在古代，人们对于天体的运动存在地在古代，人们对于天体的运动存在地心说和日心说两种对立的看法。心说和日心说两种对立的看法。本讲稿第八页，共二十五页地心说地心说(Geocentric Universe)地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它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，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（后来经托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和）进一步发展而逐渐建立和完善起来。完善起来。托勒密的托勒密的“地心说地心说”体系体系本讲稿第九页，共二十五页(1).内容内容:认为地球是静止不
3、动的，地球是宇宙的中心，认为地球是静止不动的，地球是宇宙的中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球转动。太阳和月亮以及其他行星绕地球转动。(3).地心说为什么统治了人们很长时间地心说为什么统治了人们很长时间?符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法球是宇宙中心的说法.(2).代表人物：托勒密代表人物：托勒密1、地心说、地心说本讲稿第十页，共二十五页(4)托勒密的托勒密的“地心说地心说”模型模型 存在的问题存在的问题 对行星的运动很难得出完满的解答对行星的运动很难得出完满的解答,所描述的行星运动也所描述的行星运动也很复杂很复杂.随着人们对天体运
4、动的不断研究，发现随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说地心说”所描所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多述的天体的运动不仅复杂而且问题很多.如果把地球从天如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了以解决，行星运动的描述也变得简单了.随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，科置为船队导航，因而对行星的运
5、动观测越来越精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的的“地心说地心说”模型很难得出完美的解答。模型很难得出完美的解答。本讲稿第十一页，共二十五页(3).内容内容:2、日心说、日心说(4).代表人物：哥白尼代表人物：哥白尼（1）日心说提出的背景）日心说提出的背景 在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体。地球并不是一个平台，而是一个球体。(2)哥白尼的推测哥白尼的推测是不是地球每天在围绕自己的轴是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周线旋转一周.
6、他假设地球并不是宇宙的中心，太阳他假设地球并不是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他行星都是是静止不动的，地球和其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动围绕着太阳做匀速圆周运动.本讲稿第十二页，共二十五页(5)哥白尼日心说的进步哥白尼日心说的进步:行星运动的描述简单了，行星运动的描述简单了，地心说遇到的问题解决了地心说遇到的问题解决了(6)哥白尼日心说为什么在发表一个世纪中完全被人们哥白尼日心说为什么在发表一个世纪中完全被人们所忽视所忽视?(1)在他的著作中，在他的著作中，“日心说日心说”只是一个只是一个“假设假设”(2)当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中当时的欧洲正处于基督教改革与反
7、改革的骚乱中.(3)在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置的观这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置的观测结果相符合，测结果相符合，本讲稿第十三页，共二十五页 日心说相对地心说能更完美地解释日心说相对地心说能更完美地解释天体的运动，但这两种学说都不完善。天体的运动，但这两种学说都不完善。因为太阳、地球等天体都是运动的，鉴因为太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。比地心说更先进。本讲稿第十四页，共二十五页(1)丹麦天文学家第谷丹麦
8、天文学家第谷 的探索的探索:在哥白尼之后，第谷连续在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是测量天体位置的误差大约是10，第谷把这个不确定性减小到，第谷把这个不确定性减小到2。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型.其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。立了最初的天体运动理论。二二.天文学家对天体运动进一步的研究天文
9、学家对天体运动进一步的研究本讲稿第十五页，共二十五页(2)德国物理学家开普勒的研究德国物理学家开普勒的研究.总结了他的导师第谷的全总结了他的导师第谷的全部观测资料，在他最初研究时，部观测资料，在他最初研究时，他得到的结果与第谷的观察数他得到的结果与第谷的观察数据相差据相差8/，而当时第谷公认的，而当时第谷公认的误差位误差位2/,开普勒想开普勒想,这这8/可能可能就是认为行星绕太阳匀速圆就是认为行星绕太阳匀速圆周运动造成的周运动造成的.后来他花了后来他花了四年时间一遍一遍地进行数四年时间一遍一遍地进行数学计算，通过计算这一怀疑学计算，通过计算这一怀疑使他发现了行星运动三大定使他发现了行星运动三大
10、定律律.本讲稿第十六页，共二十五页开普勒三定律开普勒三定律开普勒（开普勒（1571-1630）是继哥白尼之后第一个站）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者天上的立法者”。开普勒第二定律开普勒第二定律本讲稿第十七页，共二十五页 太阳系中各个行星以椭圆轨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道运行的，太阳在这些椭圆的一个焦点上。个焦点上。活动1体会椭圆运动注意：注意：1、太阳并不是位于椭圆中心，而是、太阳并不是位于椭圆中心，而是 位于焦点
11、处。位于焦点处。2、不同行星轨道不同，但所有轨道的、不同行星轨道不同，但所有轨道的 焦点重合。焦点重合。(1).开普勒第一定律开普勒第一定律 （轨道定律）（轨道定律）本讲稿第十八页，共二十五页 太阳和行星的连线在相等时太阳和行星的连线在相等时间内扫过的面积相等；间内扫过的面积相等；(2).开普勒第二定律开普勒第二定律 （面积定律）（面积定律）本讲稿第十九页，共二十五页(3).开普勒第三定律开普勒第三定律 （周期定律）（周期定律）所有行星的轨道的所有行星的轨道的半长轴半长轴的三次方跟的三次方跟公转公转周期的二次周期的二次方的比值都相等。方的比值都相等。注意：注意：比值比值k是一个与行星本身无关的
12、物理是一个与行星本身无关的物理 行星绕太阳运动都符合：行星绕太阳运动都符合：对于地球和木星，就有：对于地球和木星，就有：本讲稿第二十页，共二十五页对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动规律：对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动规律：月球人造卫星以及其他行星的卫星不是绕太阳运动，月球人造卫星以及其他行星的卫星不是绕太阳运动，它们和行星的运动比较，就有：它们和行星的运动比较，就有：本讲稿第二十一页，共二十五页 典例典例2两个行星的质量分别是两个行星的质量分别是m1、m2，它，它们绕太阳运行的轨道半长轴分别是们绕太阳运行的轨道半长轴分别是R1和和R2，则它们的公转周期之比为多少？则它们的公转周
13、期之比为多少？典例典例1.太阳系中有八大行星，请你将它们绕太太阳系中有八大行星，请你将它们绕太阳运动的周期由小到大依次排序阳运动的周期由小到大依次排序扩：设轨道接近于圆周，两者的运动线速度、角速扩：设轨道接近于圆周，两者的运动线速度、角速度、向心加速度之比为多少度、向心加速度之比为多少？本讲稿第二十二页，共二十五页意义：意义：开普勒关于行星运动的开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠描述为万有引力定律的发现奠定了基础。定了基础。本讲稿第二十三页，共二十五页1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太
14、阳做圆周运、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，即动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；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、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。公转周期的二次方的比值都相等。四、高中阶段对行星运动的近似化研究四、高中阶段对行星运动的近似化研究本讲稿第二十四页，共二十五页典例典例3宇宙飞船围绕太阳在近似圆形宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是（周期是（）A3年年 B9年年 C27年年 D81年年本讲稿第二十五页，共二十五页