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1、第一节 行星的运动第1页，本讲稿共38页多媒体演示：多媒体演示：天体运动的图片浏览第2页，本讲稿共38页第3页，本讲稿共38页第4页，本讲稿共38页第5页，本讲稿共38页金金 星星第6页，本讲稿共38页金金星星表表面面第7页，本讲稿共38页木木星星第8页，本讲稿共38页木星表面木星表面木星大气木星大气木木卫卫 1木木卫卫 2第9页，本讲稿共38页水水星星第10页，本讲稿共38页水星表面水星表面第11页，本讲稿共38页火火星星第12页，本讲稿共38页火星表面火星表面火星的卫星火星的卫星火星日出火星日出第13页，本讲稿共38页土土星星第14页，本讲稿共38页太太阳阳第15页，本讲稿共38页星星 星
2、星第16页，本讲稿共38页行星的运动行星的运动PLANETARY MOTION_第17页，本讲稿共38页 在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如太阳、月亮、夜空中闪烁的星星吸引了人们的注意，智慧的头脑开始探索天体运动的奥秘，它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束？经过不懈的努力，科学家们对它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况。关于天体的运动，历史上有过不同的看法。中国古代天文学观中国古代天文学观 我国古代人民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆盖在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方
3、的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方天圆地方”说说。东汉时的天文学家张衡提出“浑天浑天”说说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。我们知道地球绕着太阳转，月亮绕着地球转。那么大家有没有想过在宇宙中究竟是以太阳为中心呢还是以地球为中心呢？又或者两者都不是，星体是不是还有着更为复杂的运动呢？在古代，人们对于天体的运动存在着“地心说地心说”和“日心说日心说”两种对立的看法。第18页，本讲稿共38页地心说地心说(Geocentric Universe)地心说认为：地球位于宇宙的中心。地心说认为：地球位于宇宙的中心。太阳、太阳、月亮和行星都在一些以地球为中心的同心月亮和行星都在一些以地球为中心的同心
4、球壳中运行。球壳中运行。地球地球第19页，本讲稿共38页地心说地心说(Geocentric Universe)地心说代表人：地心说代表人：托托 勒勒 密（密（古希腊古希腊）每个行星都绕着圆运动，每个行星都绕着圆运动，这个圆叫做这个圆叫做“本轮本轮”。而本轮。而本轮的圆心又环绕着地球沿着一个的圆心又环绕着地球沿着一个叫做均轮的大圆运动。地球不叫做均轮的大圆运动。地球不在均轮的中心，而偏开一定的在均轮的中心，而偏开一定的距离。所有行星每天绕地球转距离。所有行星每天绕地球转动一周。动一周。第20页，本讲稿共38页地心说地心说(Geocentric Universe)本轮本轮均轮均轮地球地球O.O第2
5、1页，本讲稿共38页日心说日心说(Solarcentric Universe)日心说代表人：哥 白 尼 16世纪，波兰天文学家哥白尼根世纪，波兰天文学家哥白尼根据天文观测的大量资料经过据天文观测的大量资料经过40多年多年的天文观测和潜心研究，的天文观测和潜心研究，提出提出“日心体系日心体系”宇宙图景。宇宙图景。日心说认为：日心说认为：宇宙的中心是太宇宙的中心是太阳。行星和地球绕太阳做匀阳。行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕速圆周运动，只有月亮环绕地球运行。由于地球的自转，地球运行。由于地球的自转，我们看到了太阳、月亮和众我们看到了太阳、月亮和众星每天由东向西的运动。星每天由东向西的运
6、动。第22页，本讲稿共38页哥白尼的哥白尼的天体运天体运行论及行论及其使用过其使用过的观测、的观测、计算仪器计算仪器复制品复制品日心说日心说(Solarcentric Universe)第23页，本讲稿共38页日心说日心说(Solarcentric Universe)哥白尼的日心说哥白尼的日心说“日心说”战胜了“地心说”，最终真理战胜了谬误 请同学们阅读第30页人类对行星运动规律的认识交流讨论，找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说的成功之处 地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决
7、，行星运动的描述也变得简单了第24页，本讲稿共38页第谷的天文学观测第谷的天文学观测第谷（丹麦伟大的天文学家）（丹麦伟大的天文学家）第 谷 星第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。在他以前在他以前,人们测量天体位置的误差大约是人们测量天体位置的误差大约是10 10,第谷通过第谷通过连续连续年对行星的观察，年对行星的观察，把把这个不确定性减小到这个不确定性减小到2 2。他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为“星学之王星学之王”，并
8、把天上的，并把天上的一颗恒星命名为一颗恒星命名为“第谷星第谷星”。第25页，本讲稿共38页 开普勒出身贫寒，开普勒出身贫寒，4 4岁时患岁时患天花损坏了视力，一只手落下残疾。天花损坏了视力，一只手落下残疾。他在用圆周运动模型对火星轨道的他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，研究中，七十余次七十余次尝试所得的结尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少果都与第谷的观测数据有至少8 8 的角度偏差的角度偏差。开普勒对第谷数据。开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，猜想行星的的精确性深信不疑，猜想行星的运动并非匀速圆周运动。运动并非匀速圆周运动。人们长人们长期以来视为真理的观念第一次受期以来视为真理的观念第
9、一次受到了怀疑到了怀疑。此后，他经过多年的尝。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三个定律。他也获得了行星运动的三个定律。他也获得了“天空立法者天空立法者”的光荣称号。的光荣称号。开 普 勒开普勒开普勒-天空立法者天空立法者第26页，本讲稿共38页做一做：做一做：用图钉和细绳画椭圆用图钉和细绳画椭圆想一想：椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点想一想：椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距寓之和有什么关系到两个焦点的距寓之和有什么关系?结论：椭圆上的点到两个焦点的距离相等结论：椭圆上的点到两个焦点的距离相等第27页
10、，本讲稿共38页开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律开普勒第一定律开普勒第一定律（轨道定律）（轨道定律）所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。点上。焦点焦点第28页，本讲稿共38页开普勒第二定律开普勒第二定律（面积定律）（面积定律）对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。相等的面积。近日点近日点远日点远日点结论：行星离太阳越近速率越大，离太阳越远，速率越小。结论：行星离太阳越近速率越大，离太阳越远，速率越小。在远日点的速率最小，在近
11、日点的速率最大。在远日点的速率最小，在近日点的速率最大。第29页，本讲稿共38页开普勒第三定律开普勒第三定律（周期定律）（周期定律）所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。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。aboK只与中心天体有关，与行星无关的常量。只与中心天体有关，与行星无关的常量。对于同一中心天体，对于同一中心天体，K值相同值相同第30页，本讲稿共38页在中学阶段可以将开普勒定律理解为在中学阶段可以将开普勒定律理解为:1.大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处太阳处在圆心在圆心2.对某一行星来说对某
12、一行星来说,它绕太阳做圆周运动的角速度它绕太阳做圆周运动的角速度(或线或线速度速度)不变不变,即行星做匀速圆周运动即行星做匀速圆周运动3.所以行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方所以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的比值都相等第31页，本讲稿共38页亚里士多德提出地心说托勒密完善地心说开普勒发现了行星运动定律第谷测量了精确的数据哥白尼提出日心说第32页，本讲稿共38页1 1、开普勒第一定律（、开普勒第一定律（轨道定律轨道定律）所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。的一个焦点上。2 2、开普勒第二
13、定律（、开普勒第二定律（面积定律面积定律）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。扫过相等的面积。3 3、开普勒第三定律（、开普勒第三定律（周期定律周期定律）所有行星的椭圆轨道的所有行星的椭圆轨道的半长轴半长轴的三次方跟的三次方跟公转周期公转周期的平方的比值都相等的平方的比值都相等 k k 的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。短短短短轴轴轴轴长轴长轴长轴长轴小结小结第33页，本讲稿共38页 1、哈雷彗星最近出现的时间
14、是哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？提供数据：提供数据：（1）地球公转接近圆，）地球公转接近圆，彗星的运动轨道彗星的运动轨道则是则是一个非常扁的椭圆；一个非常扁的椭圆；（2）彗星轨道的半长轴）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半约等于地球公转半径径R2的的18倍。倍。课堂训练课堂训练第34页，本讲稿共38页1 1、关于开普勒第三定律，下列说法正确、关于开普勒第三定律，下列说法正确 的是的是()()A.A.公式只适用于绕太阳做椭圆轨
15、道运动的行星公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运动的行星 B.B.适用于宇宙中所有围绕星球运动的行星（或适用于宇宙中所有围绕星球运动的行星（或 卫星）卫星）C.C.式中的式中的k k值，对所有行星或卫星都相等值，对所有行星或卫星都相等 D.D.围绕不同的星球运行的行星或卫星，其围绕不同的星球运行的行星或卫星，其k k值值 不同不同BD第35页，本讲稿共38页2 2、开普勒行星运动的第三定律公式，正确的是（、开普勒行星运动的第三定律公式，正确的是（）A.K A.K是一个与行星无关的常量是一个与行星无关的常量 B.R B.R代表行星运动的轨道半径代表行星运动的轨道半径 C.T C.T代表行星运动的自转周期代表行星运动的自转周期 D.T D.T代表行星运动的公转周期代表行星运动的公转周期AD第36页，本讲稿共38页3、两个行星绕太阳运动的轨道半径分别、两个行星绕太阳运动的轨道半径分别为为R1,R2,且且 R1=4R2那么，它们的运行周期那么，它们的运行周期之比之比T1：T2=（）第37页，本讲稿共38页4、某一人造卫星绕地球作匀速圆周运、某一人造卫星绕地球作匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的径的1/3，则此卫星运行的周期大约为，则此卫星运行的周期大约为（）第38页，本讲稿共38页