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1、行星的运动行星的运动教学目的： 1、 了解地心说和日心说两种不同的观点 2、 知道开普勒对行星运动的描述 教学重点：知道开普勒对行星的描述 教学过程：引入：在前面我们学习了力和运动，并且讲述了力和运动的关系：动力学。介绍了几种 常见的物体运动，本章将介绍一种新的力-万有引力和一种新的运动实例-行 星的运动。新授： 一、地心说与日心说 1、让同学自己阅读，找出地心说和日心说的观点： 地心说：认为地球是宇宙的中心。地球的静止不动的，太阳、月亮以及其它行星都绕地 球运动。 日心说：认为太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳动动 2、 为什么地心说会统治人们很久时间。 3、 古人是如何看待天体的运动
2、： 古人认为天体的运动是最完美、和谐的匀速圆周运动。 4、 谁首先对天体的匀速圆周运动的观点提出怀疑：开普勒 在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的 星星由这些无数天体组成的广衰无垠的宇宙始终是人们渴望了解、不断探索的领域 这一章我们将学习对人类智慧影响至为深远、在天体运动中起着决定性作用的万有引力 的有关知识，了解万有引力定律的发现及其在天体运动中的作用 托勒密地心说托勒密地心说哥白尼日心说哥白尼日心说 （1）一说到日心说和地心说，你会立刻反映到哥白尼等，实际上在古代，人们对于天 体的运动就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
3、静止 不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；日心说则相反，认为太阳是静止不动的， 地球和其他行星都绕太阳运动 （2）公元二世纪的希腊天文学家托勒密使地心说发展和完善起来，由于地心说比较符 合人们的日常经验（太阳从东边升起，在西边落下，好像太阳绕地球运动） ，同时也符合天 主教的思想：地球是宇宙中心，宇宙万物都是上帝创造的，所以地心说得到了教会的支持， 统治了人们一千年之久但是随着生产的发展，人们对天体运动的不断研究，天文资料越来 越丰富，人们发现托勒密的地心说的理论与实际观测的资料并不一致，仍然不能解释某些问 题， 地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多 （3）十六世纪波兰天文学家
4、哥白尼，经过四十年的观测与研究，在古代日心说的启发 吓，重新提出了日心说：太阳是宇宙的中心，地球和其它行星都围绕着太阳转动。日心说反 映了行星运动的情况，但是日心说不符合教会的主张，教会禁止传播哥白尼的日心说，并且 残酷迫害接受日心说的人，例如：用火烧死了坚持日心说的意大利人 布鲁诺，伽利略也一 位宣传日心说受到了教会的审讯和监禁。无论地心说也好，日心说也好，古人把天体的运动 看得都很神圣认为大体的运动必然是最完美、和谐的匀速圆周运动。 丹麦天文学家第谷丹麦天文学家第谷开普勒三定律开普勒三定律 丹麦天文学家第谷认为，要认识行星运动的规律，需要积累高度精确的观测资料，他连 续二十年，对行星的位置
5、进行了精确的测量，但是没有得到结果，但是他积累大量的观测数据。 在第谷去世后，他的助手德国天文学家开普勒（ 5711630）在最初研究他的导师第谷 所记录的数据时，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题的，但是所得结果却 与第谷的观测数据至少有 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， 这不容忽视的 8/也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的至此，人们 K 期 以来视为真理的观念天体做匀速圆周运动，第一次受到了怀疑后来开普勒又仔细研究 了第谷的观测资料，经过四年多的刻苦计算，先后否定了 19 种设想，最后终于发现： 1 1、开普勒第一定律、开普勒第一定
6、律 所有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。所有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。 开普勒通过四年多的刻苦计算，先后否定了十九种设想，最后了发现星运行的轨道不是 圆，而是椭圆。 先讲什么是椭圆的中心，焦点，半长轴，半短轴等。 强调：椭圆和太阳并不是位于中心，而是焦点。 2 2、开普勒第二定律、开普勒第二定律 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相等的面积。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相等的面积。 （近日点速度大，远日点速度小）3 3、普勒第三定律、普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟所有
7、行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的公转周期的 二次方的比值都相等。二次方的比值都相等。若用 R 代表椭圆轨道的半长轴，T 代表公转周期， 由上面的叙述可知R R3 3/ / T T2 2k k 比值 k 是一个与行星无关的常量开普勒关于行星运动的确切描述不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄 清了人们多年来对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究二、巩固练习： 例 1：地球公转一周为一年，已知金星与太阳的平均距离是地球与太阳平均距离的 0.72 倍，那么金星公转一周需要多少年？例 2：关于日心说被人们所接受的原因： A：太阳总是从东面升起，从西面落下 B：地球是围绕太阳运转的 C：以地球为中心来研究天体的运动有许多无法解决的问题 D：以地球为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了 三、加深理解三、加深理解1 学生先背几分钟2 再加深理解：（1）在开普勒第一定律中“所有”是什么意思？各行星在不同的椭圆轨道上，但所有椭圆ttV小V大大轨道的焦点重合，太阳位于重合的焦点上。（2）在开普勒第三定律中 R R3 3/ / T T2 2k k每个行星各自轨道半径的三次方与各自周期的平方的比值都相同。 比值 k 是一个与行星无关的常量 四、作业：把开普勒定律重新写到作业本上。 S