,,,,,,,,,1.行星的运动第六章万有引力与航天,一、历史的回顾1、地心说：（2）代表人物：托勒密（1）观点：认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。①符合人们的直接经验；②符合宗教地球是宇宙中心的说法。（3）统治很长时间的原因：（4）地心说遇到的困难,火星逆行,一、历史的回顾（2）代表人物：哥白尼（1）观点：认为太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。2、日心说：重要人物：布鲁诺–宣传和发展了日心说伽利略–敲下了地心宇宙论棺木上最后一颗钉子黑暗即将过去，黎明就要到来，真理终将战胜邪恶，火，不能征服我，未来的世界会了解我，会知道我的价值！,第谷开普勒8′,二、开普勒行星运动定律开普勒第一定律：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。,,开普勒第二定律：对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。开普勒行星运动定律行星离太阳越远，运行速率越小；离太阳越近，运行速率越大。,xyxy13132621239327y=3x或y/x=3y=3x2或y/x2=3,行星轨道半长轴a(106km)公转周期T(年）水星57.90.241金星108.20.615地球149.61.00火星227.91.88木星778.311.86土星1427.029.46天王星2882.384.0海王星4523.9164.8八大行星轨道数据表3.343.353.353.353.353.353.353.35看一看K=a3/T2(1024km3/年2）,开普勒行星运动定律开普勒第三定律：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。a3/T2=kk是一个常量，它与行星无关，与中心天体有关。a,三、对行星运动规律的理解1、开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，同样适用于其它天体的运动，如：卫星绕行星的运动（人造卫星和月球绕地球的运动）行星或卫星中心体半长轴(x106km)公转周期(天)K值同步卫星地球0.042411.02×1013月球0.384427.3221.02×1013,2、中学阶段行星运动的近似处理：（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；--（椭圆焦点）（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；--（速率要变、远慢近快）（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。--（a3/T2=ka为半长轴）应用,年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬两季比春夏两季时间短春92天夏94天秋89天冬90天[应用]太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快。春92天夏94天秋89天冬90天,【应用】哈雷彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半径R2的18倍,它最近出现的时间是1986年，请预算下一次飞近地球是哪一年？T星=76年下一次飞近地球：2061年,[活动3]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？,材料鉴赏：我国古代先民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣的半球大锅，覆盖在大地上，而北极则是盖天的顶；又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方说”。东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。,中国古代通常将历法和天文联系在一起，历法注重天体运行的长时间段的重复周期，而不注重天体在三维空间中的运行情况。与古希腊人和中世纪的欧洲人不同，中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论，在汉朝的大部分时期，人们满足与这样的假设：有人居住的世界是一小块中心区域，靠近平面大地中央，这个平面大地是一个饶着倾斜的轴旋转的天球的直径面，天体在该天球的内面移动，但它们靠什么机制运动则没有讨论。,中国古代有丰富的天文记录，公元前第二个千年的后期，甲骨文中已有记载了行星的现象。从公元200年开始，在官方文件中已有关于行星的记载，还有流星雨、彗星、日食、太阳黑子以及极光等的记载，这些现象的观测者都使用了制作精良的大型浑天仪和其他刻度仪器，所观测的天体位置，其精确程度毫不逊色于欧洲在第谷之前的观测。,[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。,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。,1600年,出生于德国的开普勒成了第谷·布拉赫的学生,和他一起工作.在对火星轨道的研究中,70多次的尝试都发现第谷数据和哥白尼在《天体运行论》所描述的轨道有至少8′的误差.出于对第谷数据的深信,他开始怀疑行星绕太阳的运动一定是完美的匀速圆周运动了.经过20年一次又一次的假设,推理,在1609和1619年发表了行星运动的三个定律.,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。