高中物理 5-1《從托勒密到開普勒》課件 滬科版必修2(1)

1、第五章 萬有引力與航天,仰望星空 我仰望星空， 我仰望星空 它是那樣寥廓而深邃； 它是那樣自由而寧靜；那無窮的真理， 那博大的胸懷，讓我苦苦地求索、追隨。 讓我的心靈棲息、依偎?！　?我仰望星空， 我仰望星空，它是那樣莊嚴而圣潔； 它是那樣壯麗而光輝；那凜然的正義， 那永恒的熾熱，讓我充滿熱愛、

2、 讓我心中燃起希望的烈感到敬畏。 焰、響起春雷?！　?--- 溫家寶,一、行星的運動,二、萬有引力定律內容及應用,三、人造衛(wèi)星及宇宙速度,,本章知識結構,天體能夠不斷地繞不同的中心星球運動（如地球繞太陽運動；月球繞地球運動等），其原因是什么？發(fā)射地球衛(wèi)星、宇宙飛船、“嫦娥奔月”等的發(fā)射、運行、回收的原理與我們高中物理有哪些聯(lián)系？,第

3、5章 萬有引力與航天,學習目標：,1、了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點及發(fā) 展過程。2、知道開普勒對行星運動的描述。,,§5.1 行星的運動,閱讀&思考閱讀提綱：,1.古代人們對天體運動存在那些觀點及它們的發(fā)展過程是怎樣的？2.什么是“地心說”，什么是“日心說”？3.哪種學說占統(tǒng)治的時間較長？4.兩種學說爭論的結果是什么？,請閱讀書本P.79——80頁：,2.地心說的主要觀

4、點,一、關于天體運動的兩種對立觀點,3.日心說的主要觀點,1.天體運動發(fā)展史,,,,,托 勒 密,地心說,地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動。,一、兩種觀點,,地心說最初是由古希臘學者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里多德、托勒密進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。,地心說的建立與發(fā)展,,基本觀點：1.地球是球體。 2.地球是靜止不動的，而且處于宇宙的中心,從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星,再外

5、面是鑲嵌著所有恒星的天球——恒星天。最外面，是推動天體運動的原動天。3.所有日月星辰都圍繞地球勻速轉動。,托勒密對地心說的改進,1.偏心運動。2.本輪與均輪的概念。3.偏心等距點。,地心說遇到的困難,1.北半球冬季的中午較之夏季的中午，太陽看起來要大一些（因而近一些）。2.火星逆行。3.太陽的運行在夏季較慢而在冬季稍快。,,,,日心說,太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽做圓周運動。,哥白尼,一、兩種觀點,

6、,日心說的建立與發(fā)展,在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已經(jīng)提到過太陽是宇宙的中心，地球圍繞太陽運動。完整的日心說宇宙模型是由波蘭天文學家哥白尼在1543年發(fā)表的《天體運行論》中提出的。,基本觀點：（1）太陽是不動的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一樣，都在圓形軌道上勻速率地繞著太陽公轉。（2）月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球為中心的圓軌道上每月繞地球轉一周，并隨地球繞太陽公轉。（3）地球每天自轉一周，

7、天穹實際上不轉動，只是由于地球的自轉才是我們看到了日月星辰每天東升西落的現(xiàn)象。,,丹麥偉大的天文學家第谷連續(xù)20年對行星的位置進行觀測并記錄了精確的數(shù)據(jù)。,表一：各年四節(jié)氣具體日期統(tǒng)計表,分析數(shù)據(jù)，你得到了什么？春天：92天 夏天：94天 秋天：84天 冬天：90天 四季的時間是不相等的 地球繞太陽的運動并不是完美的勻速圓周運動,,,一、行星的運動,,德國天文學家開普勒（1571-163

8、0）在最初研究他的導師第谷（1546-1601）所記錄的數(shù)據(jù)時，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考問題的，但是所得結果卻與第谷的觀測數(shù)據(jù)至少有8分的角度誤差。當時公認的第谷的觀測誤差不超過2分，開普勒想，這不容忽視的8分也許是因為人們認為行星繞太陽做勻速圓周運動所造成的。至此，人們長期以來視為真理的觀念——天體做勻速圓周運動，第一次受到了懷疑。后來開普勒又仔細研究了第谷的觀測資料，經(jīng)過四年多的刻苦計算先后否定了19種設想，最后終

9、于發(fā)現(xiàn)了天體運行的規(guī)律開普勒三大定律。,,開普勒,開普勒第一定律,所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上,一、行星的運動,,,第一定律（ ）：所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。,,,軌道定律,,仔細觀察地球繞太陽轉動模型圖，你得了到什么？快慢：近日點運行快 遠日點運行慢,,開普勒,開普勒第二定律,對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內掃過相等的面

10、積,一、行星的運動,第二定律（ ）：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積,面積定律,,開普勒,開普勒第三定律,所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值（k）都相等,一、行星的運動,第三定律（ ）：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等。即,,注意：k值與中心天體有關，而與環(huán)繞天體無關,周期定律,3.36×10^18

11、3.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.37×10^183.37×10^181.03×10^131.03×10^13,動手算一算,動手計算后，你得到了什么？,所有行星的半長軸的三次方與周期的平方的比值都相等，月球、衛(wèi)星的比值也相等,,K值與環(huán)繞天體無關，與中心天體有關

12、,在中學階段，我們將橢圓軌道按照圓形軌道處理，則開普勒定律描述為：,1.行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心,1.所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上,2. 對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內掃過相等的面積,3.所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等,2.對于某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運動,3.所有行星的軌道的半長

13、軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等 即R³/T²=k,,,,例.有兩個人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運轉的軌道半徑之比是1：2，則它們繞地球運轉的周期之比為 。,行星運動的處理方法,把行星的運動軌道看成圓形來處理。,基礎知識的應用 1.在太陽系中,有八大行星繞太陽運行,由近到遠的分別是:水星,金星,地球,火星,木星,土星, 天王星,海王星,冥王星.那么它們繞太陽運行的周期最短的是（ ）