实验物理教研组,第1节 行星的运动,在古代，人们对于天体的运动先后经历了地心说和日心说两种对立的学说§6.1 行星的运动,1.地心说的代表人物和主要观点,一、关于天体运动的两种对立观点,2.日心说的代表人物和主要观点,,地心说最初是由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来地心说的建立与发展,,基本观点： 1.地球是球体 2.地球是静止不动的，而且处于宇宙的中心,从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,再外面是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天最外面，是推动天体运动的原动天 3.所有日月星辰都围绕地球匀速转动托 勒 密,地 心 说,地球是世界的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动,1、地心说,2、日心说,,哥白尼在16世纪提出了日心说． 日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． 1543 年哥白尼的《天体运行论》 出版，书中详细描述了日,哥白尼(1473-1543),日心说的建立与发展,在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动完整的日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出的。
基本观点： （1）太阳是不动的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转 （2）月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转 （3）地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于地球的自转才是我们看到了日月星辰每天东升西落的现象日 心 说,太阳是世界的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动哥白尼,2、日心说,2、日心说,日心说认为：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运动实际上，太阳也不是宇宙的中心，也并非静止，它在以2.46亿年的周期绕银河系中心运动2、日心说,“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命这种学说和宗教的主张是相反的为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球丹麦伟大的天文学家第谷连续20年对行星的位置进行观测并记录了精确的数据二、行星运动规律,开普勒,第谷,德国天文学家开普勒（1571-1630）在最初研究他的导师家第谷（1546-1601）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分的角度误差。
当时公认的第谷的观测误差不超过2分，开普勒想，这不容忽视的8分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，人们长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，最后终于发现了天体运行的规律开普勒三大定律第 谷（丹麦）,开普勒（德国）,,开普勒,开普勒第一定律,所有的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,二、行星的运动,,,开普勒行星运动的三大定律,开普勒第一定律：（椭圆轨道定律） 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焦点上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一点至两焦点的距离之和为一定值，既 常数O点为对称中心点, 称为半长轴； 称为半短轴；,认识椭圆,,,,开普勒第二定律：（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里扫过的面积相等SAB=SCD=SEK,开普勒行星运动的三大定律,,,试比较近日点和远日点地球的速度大小？,试求出近日点和远日点地球的速度大小的比值？,开普勒第二定律： 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒行星运动规律,远处速度慢,近处速度快,开普勒第三定律：（周期定律） 所有行星的轨道的半长轴的立方和公转周期的平方成正比a3/T2=K,开普勒行星运动的三大定律,,开普勒第三大定律,,,,开普勒第三定律：（周期定律） 所有行星的轨道的半长轴的立方和公转周期的平方成正比R3/T2=K,开普勒行星运动的三大定律,K是一个常量，它与行星无关，与中心天体有关开普勒第三定律,注意： 比值k是一个与行星本身无关的物理,①行星绕太阳运动都符合：,对于地球和木星，就有：,几点说明,结 论,k值与中心天体有关，而与环绕天体无关,,[课堂训练] 1．下列说法正确的是…………………………( ) 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,,分析；“地心说”是错误的，所以A不正确．太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以，B、C不正确，D正确．,典例2．两个行星的质量分别是m1、m2，它们绕太阳运行的轨道半长轴分别是R1和R2，则它们的公转周期之比为多少？,典例1.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．,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？,典例3.木星绕太阳转动的周期为地球绕太阳的转动的周期的12倍，则木星绕太阳运行的轨道半长轴约为地球绕太阳运行轨道半长轴的 倍.,典例4、地球绕太阳运行的轨道半长轴为1.50×1011m,周期为365天；月球绕地球运行的轨道半长轴为3.82×108 m，周期为27.3天， 则对于绕太阳运行的行星，R3/T2的值为 m3/s2;对于绕地球运动的物体， R3/T2值为 m3/s2 。
典例5．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半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ） A．3年 B．9年 C．27年 D．81年,②对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动规律：,③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：,典例6.把月球及绕地球的同步卫星看作绕地球做匀速圆周运动，试计算一下月球与同步卫星到地球球心的距离比秋冬两季比春夏两季时间短,春92天,夏94天,秋89天,冬90天,[探究1]太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得在秋分到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春92天,夏94天,秋89天,冬90天,[活动2] 观察八大行星图思考,2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比24小时短吗?,1、海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？,[活动3],实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？,规律：,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。
哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？ 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扁的椭圆； （2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半径R2的18倍。