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1、 行行 星星 的的 运运 动动太阳系主要成员太阳系主要成员太阳和其八大行星：太阳和其八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星美丽的家园美丽的家园地球地球木星木星壮观的太阳日冕壮观的太阳日冕我们的银河系我们的银河系 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！航天飞机发射瞬间航天飞机发射瞬间一、行星的运动一、行星的运动 首先，我们来了解对太阳、行星运动首先，我们来了解对太阳、行星运动的认识过程的认识过程。“地心说地心说”和和
2、“日心说日心说”的发展过的发展过程程 在古代，人们对于天体的运动存在古代，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。在地心说和日心说两种对立的看法。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。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它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（提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而）进一步发展而逐渐建立和完善起来。逐渐建立和完善起来。托勒密的托勒密的“地心说地心说”体系体系(1).内容内容:认为地球是静止不动的，地球是宇宙认为地球是静止不动的，
3、地球是宇宙的中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球转动。的中心，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(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,所描述的行星所描述的行星运动也很复杂运动也很复杂. 随着人们对天体运动的不断研究，发现随着人们对天体运动的不断研究，发现“地
4、心说地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多.如果把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、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了许多问题都可以解决，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置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，科为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测
5、数据，用托勒学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的密的“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。(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。信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是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周轴线旋转一周 .他假设地球并不是宇宙的中心，他假设地球并不是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球
6、和其他太阳是静止不动的，地球和其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动运动. (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行星运动的描述简单了，地心说遇到的问题解决了了，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被人们所忽视 ?(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
7、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，观测结果相符合， 日心说相对地心说能更完美地日心说相对地心说能更完美地解释天体的运动，但这两种学说都不解释天体的运动，但这两种学说都不完善。因为太阳、地球等天体都是运完善。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动的，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。力，日心说比地心说更先进。(1)丹麦天文学家第谷丹麦天文学家第谷 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年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的
8、精确程度。在第谷较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是之前，人们测量天体位置的误差大约是10，第谷把这，第谷把这个不确定性减小到个不确定性减小到2。得出行星绕太阳做匀速圆周运。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型动的模型. 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。善，建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学家对天体运动进一步的研究(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总结了他的导师第谷的全部观测资料，在他
9、最初全部观测资料，在他最初研究时，他得到的结果与研究时，他得到的结果与第谷的观察数据相差第谷的观察数据相差8/，而，而当时第谷公认的误差位当时第谷公认的误差位2/,开普勒想开普勒想,这这8/可能就是认可能就是认为行星绕太阳匀速圆周运为行星绕太阳匀速圆周运动造成的动造成的.后来他花了四年后来他花了四年时间一遍一遍地进行数学时间一遍一遍地进行数学计算，通过计算这一怀疑计算，通过计算这一怀疑使他发现了行星运动三大使他发现了行星运动三大定律定律.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）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站出来捍卫太阳
10、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性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的天上的立法者立法者”。开普勒第二定律开普勒第二定律 太阳系中各个行星以椭圆太阳系中各个行星以椭圆轨道运行的，太阳在这些椭圆轨道运行的，太阳在这些椭圆的一个焦点上。的一个焦点上。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） 太阳和行星的连线在相等太阳和行星的连线在相等时间内扫过的面积相等；
11、时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）远处速度远处速度慢慢近处速近处速度快度快(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的三次方跟公半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比转周期的二次方的比值都相等值都相等即即: R13：R23=T12：T22或或: R3/T2=k注意：注意：k k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。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月球人
12、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：动，它们和行星的运动比较，就有：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： k值与中心天体有关，而值与中心天体有关，而与环绕天体无关与环绕天体无关意义：意义：开普勒关于行星运动开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。现奠定了基础。1、多数行星绕太阳运动的轨道十分、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆、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）不周运动的角速度（
13、或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；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、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 课堂训练课堂训练 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 2、神舟六号沿半径为神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动，其的圆周绕地球运动，其周期为周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为点相切，如图所示，如果地球半径为Ro，求飞船由，求飞船由A点到点到B点所需的时间。点所需的时间。R R0AB课堂训练课堂训练
