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1、6.16.1 行星的运动太阳太阳思考：思考：行星按照怎样的规律运动呢？行星按照怎样的规律运动呢？2 2、“地心说地心说”和和“日心说日心说”的观点、代的观点、代 表人物分别是什么？表人物分别是什么？1 1、古代人对天体运动存在哪些看法？、古代人对天体运动存在哪些看法？预习课本，回答问题：预习课本，回答问题：1、 地心说地心说代表人物：代表人物：托勒密托勒密一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程基本观点：基本观点：1.1.地球是球体。地球是球体。 2.2.地球是静止不动的，而且处地球是静止不动的，而且处于宇宙的中心于宇宙的中心, ,从地球向外，从地球向外，依次有月球、水
2、星、金星、太依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星阳、火星、木星和土星, ,再外再外面是镶嵌着所有恒星的天球面是镶嵌着所有恒星的天球恒星天。最外面，是推动天恒星天。最外面，是推动天体运动的原动天。体运动的原动天。3.3.所有日月星辰都围绕地球匀所有日月星辰都围绕地球匀速转动。速转动。 日日心心说说 太阳才是宇宙的中心太阳才是宇宙的中心, ,是静止不动是静止不动的的, ,地球和其他行星都围绕太阳做简地球和其他行星都围绕太阳做简单而完美的圆周运动。单而完美的圆周运动。哥白尼哥白尼2、日心说、日心说师徒关系师徒关系第谷，丹麦著名的观测天文第谷，丹麦著名的观测天文学家，经过长期观测，获得学家，
3、经过长期观测，获得了大量的有关行星运动数据。了大量的有关行星运动数据。开普勒，德国理论天文学家，开普勒，德国理论天文学家，历经二十多年，经过对第谷历经二十多年，经过对第谷观测数据的分析，发现了行观测数据的分析，发现了行星运动的三个定律。星运动的三个定律。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程3、对天体运动的进一步研究、对天体运动的进一步研究(1)天才观察者：天才观察者：第谷第谷布拉赫布拉赫 哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。近但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。近
4、代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（1546-1546-16011601）进行的，他成功的把观测误差缩小到）进行的，他成功的把观测误差缩小到2 2分。分。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程(2) 真理超出希望真理超出希望 开普勒（开普勒（1571-16301571-1630）是继哥白）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心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性成就的说并在天文学方面有突破性成就的人物。人物。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程 德国天文学家开普勒（德国天文学家开普勒
5、（1571-16301571-1630）在最初研究他的导师家第谷（）在最初研究他的导师家第谷（1546-1546-16011601）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）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的，但是所得结果却与第谷的观测数据至少有至少有8 8分的角度误差，分的角度误差，当时公认的第当时公认的第谷的观测误差不超过谷的观测误差不超过2 2分，开普勒想，这不容忽视的分，开普勒想，这不容忽视的8 8分也许是分也许是因为人们认为行因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的星绕太阳做匀速圆周运动所造成的
6、。至此，人们长期以来视为真理的观念。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测资料，经过四年多的刻苦计算先后否定了1919种种设想，最后终于设想，最后终于16091609年开普勒年开普勒在新天文学一书中公布了在新天文学一书中公布了开普勒第一、第二定律开普勒第一、第二定律，16191619年又公布了年又公布了开普勒开普勒第三定律第三定律。 所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦
7、点上。阳处在椭圆的一个焦点上。1、开普勒第一定律（轨道定律）二、开普勒行星运动定律二、开普勒行星运动定律（1）椭圆）椭圆：平面内与两个定点平面内与两个定点F1、F2的距离之和等于常数的距离之和等于常数（大于（大于|F1F2|）的点的轨迹叫做）的点的轨迹叫做椭圆椭圆，这两个定点叫做椭圆的，这两个定点叫做椭圆的焦点，焦点，两焦点间的距离叫做两焦点间的距离叫做焦距焦距。半长轴半长轴：|0A1|= |0A2|半短轴：半短轴：|0B1|= |0B2|焦点：焦点：F1、F2（2）当两焦点重合时，曲线会变成什么形状？）当两焦点重合时，曲线会变成什么形状？对椭圆的理解 对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在对
8、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。相等的时间内扫过相等的面积。2、开普勒第二定律（面积定律）二、开普勒三定律二、开普勒三定律你能分析近日点与远日点速度大小关系吗？开普勒第二定律应用（一）开普勒第二定律应用（一）结论：秋冬两季比春夏两季时间短结论：秋冬两季比春夏两季时间短年份春分夏至秋分冬至20063/216/219/2312/2220073/216/229/2312/2220083/206/219/2212/2120093/206/219/2312/2220103/216/219/2312/22开普勒第二定律应用（二）开普勒第二定律应用（二）表一：各年四节气具体日
9、期统计表分析数据，得到:春天：92天 夏天：94天 秋天：84天 冬天：90天 原原因因分分析析 ：由由于于地地球球绕绕太太阳阳的的运运动动是是一一个个椭椭圆圆运运动动, ,太太阳阳在在焦焦点点上上, ,根根据据开开普普勒勒第第二二定定律律，可可知知秋秋分分到到冬冬至至再再到到春春分分，太太阳阳与与地地球球的的连连线线扫扫过过的的面面积积比比从从春春分分到到夏夏至至再再到到秋秋分分的的面面积积少少，所所以以秋秋冬冬两两季季比比春春夏夏两两季季的的时时间间要要短短。也也可可以以理理解解为为走走相相同同的的路路程程，前前者者线线速速度大，花的时间短。度大，花的时间短。2、开普勒第二定律、开普勒第二
10、定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的所有行星的轨道的半长轴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。太阳行星FaOa：半长轴T：公转周期3、开普勒第三定律（周期定律） 分组计算完成表格，验证开普勒第三定律分组计算完成表格，验证开普勒第三定律探究活动三探究活动三3、开普勒第三定律、开普勒第三定律行星行星半半长轴a(106km)公公转周期周期T(天天)a3T2k水星水星5787.97金星金星108225地球地球149365火星火星228687木星木星7784333土星土星142610759天王星天王星286930686海王星海王星449560188万有引力定律万
11、有引力定律行星行星/卫星卫星半长轴（半长轴（106km）周期（天）周期（天）K（m/s）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步卫星0.04241土卫六3.561079.33土卫七1.481023.33.3610183.3610183.3610183.3610183.3610183.3610183.3710183.3710181.0310131.0310139.610149.61014动手算一算K值与环绕天体无关，只与中心天体（质量）有关（1 1 1 1
12、）开普勒定律不仅适用于行星，也）开普勒定律不仅适用于行星，也）开普勒定律不仅适用于行星，也）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫适用于卫适用于卫适用于卫 星星星星，只不过此时只不过此时只不过此时只不过此时比值比值比值比值 k k 是由中心天体所是由中心天体所是由中心天体所是由中心天体所 决定的决定的决定的决定的另一恒量另一恒量另一恒量另一恒量。 （2 2 2 2）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而 总结归纳出来的规律，它们总结归纳出来的规律，它们总结归纳出来的规律，它们总结归纳出来的规律，它们每一条都是经每一条都是经每一条都是经每一条都是经 验定律验定律验定律验定律。3、开普勒第三定律、开普勒第三定律 行星的轨道与圆十分接近，在高中我们行星的轨道与圆十分接近，在高中我们一般按一般按圆圆处理，因此：处理，因此：、行星围绕太阳运动的轨道可以认为是圆，太阳处在圆心。、行星绕太阳做匀速圆周运动。、所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的比 值都相等。 总体来说，就是变速椭圆运动作为匀速圆周运动处总体来说，就是变速椭圆运动作为匀速圆周运动处 理，对应的半长轴即为圆的半径理，对应的半长轴即为圆的半径。三、行星运动近似处理方法三、行星运动近似处理方法
