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1、第六章第六章 万有引力与航空万有引力与航空嫦娥一号绕月飞行：中国航天英雄:中国航天事业幕后英雄代表中国航天事业幕后英雄代表: :第第六六章章 万有引力与航空万有引力与航空一、探究 “地心说”与“日心说”:1 1、古代人们对天体运动主要有哪些看法、古代人们对天体运动主要有哪些看法？2 2、“地心说地心说”的基本观点是什么？的基本观点是什么？3 3、“日心说日心说”的基本观点是什么？的基本观点是什么？4 4、“日心说日心说”为什么能战胜为什么能战胜“地心说地心说”？ 试举例说明试举例说明。5 5、“日心说日心说”的观点是否绝对正确的观点是否绝对正确？二、探究开普勒行星运动定律建立的过程1 1、古人
2、古人认为认为天体做什么运天体做什么运动动？2 2、开普勒的、开普勒的导师是是谁，他，他认为天体做什么天体做什么样的运的运动？3 3、开普勒开始、开普勒开始认为天体做何天体做何运运动动？4 4、开普勒最后研究的、开普勒最后研究的结论是什么？是什么？三、探究开普勒行星运动定律的内容和物理意义.第 谷（丹麦）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 假设地球绕太阳的运动是一个椭假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动圆运动,太阳在焦点上太阳在焦点上,根据曲线运动的
3、根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至再到春分的时特点，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，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。所以秋冬两季比春夏两季要短。开普勒开普勒开开普普勒勒第第一一定定律律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是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椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律轨道定律轨道定律探究椭圆轨道特征：探究椭圆轨道特征：椭圆动画图钉图钉图钉图钉F1F2PO做一做：做一做：开普勒开普勒开开普普勒勒第第二二定定律律 对于每一个行星而言，太阳和行星的对于每一个
4、行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积连线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律面积定律面积定律开普勒开普勒开开普普勒勒第第三三定定律律所有行星的轨道的半长轴的三次方所有行星的轨道的半长轴的三次方跟跟公转公转周期的二次方的比值都相等周期的二次方的比值都相等开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律周期定律周期定律行星行星或卫星或卫星中心体中心体半长轴半长轴(x106km)公转周期公转周期(天天)K值值水星水星太阳太阳5787.973.361018金星金星1082253.351018火星火星2286873.361018同步卫星同步卫星地球地球0.042411.
5、021013月球月球0.384427.3221.021013探究探究K值的决定因素：值的决定因素：结论结论: k值与中心天体有关，而与环绕天体无关值与中心天体有关，而与环绕天体无关.高中阶段对行星运动的近似化研究：高中阶段对行星运动的近似化研究：虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心
6、。阳处在圆心。对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期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。二次方的比值都相等。总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。动处理，对应的半长轴即为圆的半径。R 3/ T2 =k需要注意：需要注意：（1）开普勒定律不）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于适用于行星，也适用于卫星，只星，只不不过此此时比比值
7、 k 是由行星是由行星质量所决定的另一恒量量所决定的另一恒量 （2）行星的）行星的轨道都跟道都跟圆近似，因此近似，因此计算算时可以可以认为行行星是做匀速星是做匀速圆周运周运动（3）开开普普勒勒定定律律是是总结行行星星运运动的的观察察结果果而而总结归纳出出来来的的规律律，它它们每每一一条条都都是是经验定定律律，都都是是从从观察行星运察行星运动所取得的所取得的资料中料中总结出来的出来的例例1 1：有两个行星，它们绕太阳运转的轨道有两个行星，它们绕太阳运转的轨道半径之比是半径之比是1 1：2 2，则它们绕太阳运转的周期，则它们绕太阳运转的周期之比为之比为 。例例2 2：有两个人造地球卫星，它们绕地球
8、运有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是转的轨道半径之比是1 1：2 2，则它们绕地球运，则它们绕地球运转的周期之比为转的周期之比为 。运用开普勒定律解决问题：运用开普勒定律解决问题： 例例3:3: 某行星某行星绕太阳沿太阳沿椭圆轨道运行，它的近日点道运行，它的近日点A到太到太阳的距离阳的距离为r，远日点日点B到太阳的距离到太阳的距离为R。若行星。若行星经过近日近日点点时的速度的速度为vA，求，求该行星行星经过远日点日点时的速度的速度vB的大小。的大小。运用开普勒定律解决问题：运用开普勒定律解决问题：AA1BB1rR运用开普勒定律解决问题：运用开普勒定律解决问题：例例4:4:一种通
9、信卫星要一种通信卫星要“静止静止”在地面上空在地面上空的某一点的某一点, ,因此它的运行周期必须与地球自因此它的运行周期必须与地球自转周期相同转周期相同. .请你估算请你估算: :通信卫星离地心的通信卫星离地心的距离大约是月心离地心距离的几分之一距离大约是月心离地心距离的几分之一? ?例5飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T.如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A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椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示.如果地球半径为R0，求飞船由A点到B点所需要的时间。ARR0B对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一丝不苟对自然奥秘不屈
10、不挠探索的精神和对待科学研究一丝不苟的态度的态度. .实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。勇于探索的科学态度和科学精神。实验观察手段是科学研究的重要方法之一。实验观察手段是科学研究的重要方法之一。实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方法。实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方法。科学探究需要合作精神。科学探究需要合作精神。三、探讨行星运动定律建立过程中所蕴含的科学精神和科三、探讨行星运动定律建立过程中所蕴含的科学精神和科学方法：学方法：材料材料：“第谷第谷20年一直观测火星，在他以前测量天
11、体位置的误差大约是年一直观测火星，在他以前测量天体位置的误差大约是10，第谷把，第谷把这个不确定性减小到这个不确定性减小到2。为哥白尼的学说提供了关健性支持。为哥白尼的学说提供了关健性支持。” “开普开普勒勒勒勒七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8的角度偏差的角度偏差”，“对第谷的数据的精确性深信不疑对第谷的数据的精确性深信不疑这不容忽视的这不容忽视的8 8也许正是因为行星也许正是因为行星并非做完美的匀速圆周运动并非做完美的匀速圆周运动”。“第谷与开普勒的美妙组合。第谷与开普勒的美妙组合。”“布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场
12、。布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场。”一、一、“地心说地心说”与与 “日心说日心说”地球是中心地球是中心太阳是中心太阳是中心宇宙无限宇宙无限（科学精神推动了认识发展）（科学精神推动了认识发展）二、行星运动定律二、行星运动定律1 1、轨道定律、轨道定律:- :- 椭圆椭圆2 2、面积定律、面积定律:-:-V V近近远远3 3、周期定律、周期定律:-:-R 3/ T2 =k（K是一个只与是一个只与中心天体中心天体质量有关的物理量）质量有关的物理量）小结小结课外探究：1、是什么原因使行星绕太阳运动？2、中国航天技术目前的水平怎样？探测月球的最终目的是什么？参考网站：参考网站：中国探月网中国探月网-http:/
