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1、 在古代，人们对于天体的在古代，人们对于天体的运动的两种对立学说：运动的两种对立学说：一、古代对行星运动规律的认识一、古代对行星运动规律的认识1 1、地心说、地心说2 2、日心说、日心说1 1、地心说、地心说v地心说最初是由古希腊地心说最初是由古希腊学者欧多克斯提出，后学者欧多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和一步发展而逐渐建立和完善起来。完善起来。v地心说认为地心说认为地球是宇宙地球是宇宙的中心，是静止不动的，的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行太阳、月亮及其他的行星都围绕地球做星都围绕地球做匀速圆匀速圆周运动周运动 托 勒 密2 2、日心说、日心
2、说v完整的日心说宇宙模型完整的日心说宇宙模型是波兰天文学家哥白尼是波兰天文学家哥白尼在在15431543年发表的天体年发表的天体运行论中提出的。运行论中提出的。v日心说认为日心说认为太阳是宇宙太阳是宇宙的中心，是静止不动的，的中心，是静止不动的，地球和其他行星都围绕地球和其他行星都围绕太阳做太阳做匀速圆周运动匀速圆周运动 哥 白 尼 思考思考 行星绕太阳运动的轨道是圆周？行星绕太阳运动的轨道是圆周？地球地球年份年份春分春分夏至夏至秋分秋分冬至冬至200820083/203/206/216/219/239/2312/2112/21200920093/203/206/216/219/239/231
3、2/2112/21201020103/213/216/216/219/239/2312/2112/21秋冬两季比春夏两季秋冬两季比春夏两季时间短时间短春春92天天夏夏94天天秋秋89天天冬冬90天天开普勒（德国）开普勒（德国）四年多的刻苦计算四年多的刻苦计算二十年的精心观测二十年的精心观测8分的误差分的误差 否定否定19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆若是匀速圆若是匀速圆周运动周运动怎么回事怎么回事呢呢潜心研究潜心研究 第谷第谷(丹麦丹麦)3 3、日心说的进一步完善、日心说的进一步完善开普勒行星运动三大定律开普勒行星运动三大定律1 1、开普勒第一定律：、开普勒第一定律：(轨道定律轨道
4、定律)所有行星绕太阳运动的轨道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。焦点上。将一条绳的两端固定在两个定点将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。这两个定点称出的图形即为椭圆。这两个定点称为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，一点至两焦点的距离之和为一定值，既既 常数。常数。O O点为对称中点为对称中心点心点,称为半长轴；称为半长轴；称为半短轴；称为半短轴；称为焦距。称为焦距。M MN N2 2 2 2、开普勒第二定律：开普勒第
5、二定律：(面积定律面积定律)对于任意一个行星来说，它对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间里扫与太阳的连线在相等的时间里扫过的面积相等。过的面积相等。S SABAB=S=SCDCD=S=SEKEK开普勒行星运动三大定律开普勒行星运动三大定律M MN N试比较近日点和远日点地球的速度大小？试比较近日点和远日点地球的速度大小？从从M M运动到运动到N N速度逐渐减小速度逐渐减小从从N N运动到运动到M M速度逐渐增大速度逐渐增大 假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太太阳在焦点上阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得在秋分到根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至
6、再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。春春92天天夏夏94天天秋秋89天天冬冬90天天3 3 3 3、开普勒第三定律：（周期定律）开普勒第三定律：（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立方和的立方和公转周期公转周期的平方成正比。的平方成正比。a a3 3/T/T2 2=K=Ka开普勒行星运动三大定律开普勒行星运动三大定律若用若用a a表示表示椭圆椭圆半半长轴长轴，T T代表代表公公转转周期，周期，轨道半长轴越大轨道半长轴越大,公转周期越大公转周期越大.1.312
7、10-141.31410-14开普勒三大定律开普勒三大定律太太阳阳1 1、环绕天体环绕天体围绕围绕中心天体中心天体运动的轨道是椭圆，中心运动的轨道是椭圆，中心天体位于椭圆一个焦点上。天体位于椭圆一个焦点上。2 2、对于任意一个对于任意一个环绕天体环绕天体来说，它与来说，它与中心天体中心天体的连的连线在相等的时间里扫过的面积相等。线在相等的时间里扫过的面积相等。3 3、所有所有环绕天体环绕天体轨道的轨道的半长轴半长轴的立方和围绕的立方和围绕中心天中心天体体公转周期公转周期的平方成正比。的平方成正比。a3/T2=K开普勒三大定律拓展开普勒三大定律拓展1.31210-141.31410-14开普勒三
8、大定律开普勒三大定律太太阳阳地地球球必须验证开普勒定律是否适用于必须验证开普勒定律是否适用于必须验证开普勒定律是否适用于必须验证开普勒定律是否适用于卫星绕行星运动，故要测出卫卫星绕行星运动，故要测出卫卫星绕行星运动，故要测出卫卫星绕行星运动，故要测出卫星绕行星运转的半径星绕行星运转的半径星绕行星运转的半径星绕行星运转的半径r r和公转和公转和公转和公转周期周期周期周期T T，看是否符合，看是否符合，看是否符合，看是否符合开普勒行星运动的三大定律开普勒行星运动的三大定律注意注意:K K是一个常量，它与环绕天体无关，是一个常量，它与环绕天体无关，与中心天体有关与中心天体有关(中心天体质量中心天体质
9、量)。建立模型行星的实际运动是椭圆行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成怎么办？能把它简化成什么运动呢？什么运动呢？太阳太阳行星行星a行行 星星轨道半长轴轨道半长轴a(106km)轨道半短轴轨道半短轴b(106km)水星水星57.956.7金星金星108.2108.1地球地球149.6149.5火星火星227.9 226.9木星木星778.3777.4土星土星1427.01424.8天王星天王星2882.32879.1海王星海王星4523.94523.8八大行星轨道数据表d d d d太阳太阳太阳太阳=1.39=
10、1.39=1.39=1.39101010106 6 6 6 kmkmkmkm行星直径行星直径 d(106km)0.00480.0120.0130.00680.1430.120.00510.0049开普勒三大定律的近似处理：开普勒三大定律的近似处理：1 1、围绕太阳运动的、围绕太阳运动的行星大多行星大多轨道十分接近圆，太阳处轨道十分接近圆，太阳处在在圆心圆心；2 2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度、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（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动匀速圆周运动；3 3、所有行星轨道、所有行星轨道半径的三次方半径的三次方跟
11、它的跟它的公转周期的二公转周期的二次方次方的比值都相等。的比值都相等。R3/T2=K处理行星围绕太阳的问题时可将星体视为质点处理行星围绕太阳的问题时可将星体视为质点1 1、关于太阳系中行星运动的轨道，以下说法中、关于太阳系中行星运动的轨道，以下说法中正确的是：（正确的是：（）A.A.所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆 B.B.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 C.C.不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不相同的是不相同的 D.D.不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是固定不不同的行星绕太阳运动
12、的椭圆轨道是固定不变的变的 随堂练习随堂练习:B C2、关于行星的运动，下列说法正确的是：、关于行星的运动，下列说法正确的是：（）A行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大 B行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大 C水星的半长轴最短，公转周期最大水星的半长轴最短，公转周期最大 D冥王星离太阳冥王星离太阳“最远最远”，绕太阳运动的公转，绕太阳运动的公转周期最长周期最长BD3、关于开普勒行星运、关于开普勒行星运动动的公式的公式R3/T2K，以下，以下理解正确的是（理解正确的是（）A、K是一个与行星无关的量。是一个与行星无关的量。B
13、、若地球、若地球绕绕太阳运太阳运转轨转轨道的半道的半长轴为长轴为R地地，周期，周期为为T地地；月球；月球绕绕地球运地球运转转的的轨轨道半道半长轴为长轴为R月月，周期周期为为T月月，则则R地地3/T地地2R月月3/T月月2。C、T表示行星运表示行星运动动的自的自转转周期。周期。D、T表示行星运表示行星运动动的公的公转转周期。周期。AD 有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是径之比是1 1：2 2，则它们绕地球运转的周期之比为，则它们绕地球运转的周期之比为 。【解解】：设两人造地球卫星的轨道半径分别为设两人造地球卫星的轨道半径分别为r r1 1
14、、r r2 2，周，周期分别为期分别为T T1 1、T T2 2，且，且r r1 1 ：r r2 2 1 1 ：2 2，则根据开普勒，则根据开普勒第三定律第三定律所以所以 哈雷彗星最近出现的时间是哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈年，天文学家哈雷预言，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？（精确到小数点后两位）一次飞近地球是哪一年？（精确到小数点后两位）提供数据：提供数据：（1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个非常）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆；扁的椭圆；（2）彗星轨道的半长轴）彗星
15、轨道的半长轴R1约等于地球公转半径约等于地球公转半径R2的的18倍。倍。76.37年年例例3.飞船沿半径飞船沿半径r的圆周绕地球运动，其周期为的圆周绕地球运动，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点B处，将处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在A点相切，点相切，如图所示，已知地球半径为如图所示，已知地球半径为R。求：。求：（1）比较飞船沿椭圆轨道运动时经过）比较飞船沿椭圆轨道运动时经过A、B两点的两点的线速度大小。线速度大小。（2）求飞船由）求飞船由A点到点到B所需要的时间所需要的时间RrRrAB【解析】：【解析】：（2）当飞船绕地球做圆周运动时）当飞船绕地球做圆周运动时（1）A、B均在飞船绕太阳运动的椭圆轨均在飞船绕太阳运动的椭圆轨 道上，且道上，且A为近地点，为近地点，B为远地点，为远地点，故故VAVB当飞船绕地球沿椭圆轨道运动时当飞船绕地球沿椭圆轨道运动时