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(yán)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(yùn)動(dòng),二、萬有引力定律內(nèi)容及應(yīng)用,三、人造衛(wèi)星及宇宙速度,,本章知識(shí)結(jié)構(gòu),天體能夠不斷地繞不同的中心星球運(yùn)動(dòng)（如地球繞太陽運(yùn)動(dòng)；月球繞地球運(yùn)動(dòng)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(yùn)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(xué)習(xí)目標(biāo)：,1、了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點(diǎn)及發(fā) 展過程。2、知道開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述。,,§5.1 行星的運(yùn)動(dòng),閱讀&思考閱讀提綱：,1.古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在那些觀點(diǎn)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(xué)說占統(tǒng)治的時(shí)間較長(zhǎng)？4.兩種學(xué)說爭(zhēng)論的結(jié)果是什么？,請(qǐng)閱讀書本P.79——80頁：,2.地心說的主要觀

4、點(diǎn),一、關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)的兩種對(duì)立觀點(diǎn),3.日心說的主要觀點(diǎn),1.天體運(yùn)動(dòng)發(fā)展史,,,,,托 勒 密,地心說,地球是宇宙的中心,并且靜止不動(dòng),一切行星圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。,一、兩種觀點(diǎn),,地心說最初是由古希臘學(xué)者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里多德、托勒密進(jìn)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(diǎn)：1.地球是球體。 2.地球是靜止不動(dòng)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(dòng)天體運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)天。3.所有日月星辰都圍繞地球勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。,托勒密對(duì)地心說的改進(jìn),1.偏心運(yùn)動(dòng)。2.本輪與均輪的概念。3.偏心等距點(diǎn)。,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(yùn)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(dòng),一切行星都圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)。,哥白尼,一、兩種觀點(diǎn),

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(yùn)動(dòng)。完整的日心說宇宙模型是由波蘭天文學(xué)家哥白尼在1543年發(fā)表的《天體運(yùn)行論》中提出的。,基本觀點(diǎn)：（1）太陽是不動(dòng)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(zhuǎn)。（2）月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球?yàn)橹行牡膱A軌道上每月繞地球轉(zhuǎn)一周，并隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)。（3）地球每天自轉(zhuǎn)一周，

7、天穹實(shí)際上不轉(zhuǎn)動(dòng)，只是由于地球的自轉(zhuǎn)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(xué)家第谷連續(xù)20年對(duì)行星的位置進(jìn)行觀測(cè)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(jì)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(shí)間是不相等的 地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)并不是完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng),,,一、行星的運(yùn)動(dòng),,德國天文學(xué)家開普勒（1571-163

8、0）在最初研究他的導(dǎo)師第谷（1546-1601）所記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，也是以行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來思考問題的，但是所得結(jié)果卻與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有8分的角度誤差。當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過2分，開普勒想，這不容忽視的8分也許是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所造成的。至此，人們長(zhǎng)期以來視為真理的觀念——天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，第一次受到了懷疑。后來開普勒又仔細(xì)研究了第谷的觀測(cè)資料，經(jīng)過四年多的刻苦計(jì)算先后否定了19種設(shè)想，最后終

9、于發(fā)現(xiàn)了天體運(yùn)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(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,一、行星的運(yùn)動(dòng),,,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(gè)焦點(diǎn)上。,,,軌道定律,,仔細(xì)觀察地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)模型圖，你得了到什么？快慢：近日點(diǎn)運(yùn)行快 遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)行慢,,開普勒,開普勒第二定律,對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面

10、積,一、行星的運(yùn)動(dòng),第二定律（ ）：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)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(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值（k）都相等,一、行星的運(yùn)動(dòng),第三定律（ ）：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即,,注意：k值與中心天體有關(guān)，而與環(huán)繞天體無關(guān),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(dòng)手算一算,動(dòng)手計(jì)算后，你得到了什么？,所有行星的半長(zhǎng)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(guān)，與中心天體有關(guān)

12、,在中學(xué)階段，我們將橢圓軌道按照?qǐng)A形軌道處理，則開普勒定律描述為：,1.行星繞太陽運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,2. 對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積,3.所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,2.對(duì)于某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),3.所有行星的軌道的半長(zhǎng)

13、軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 即R³/T²=k,,,,例.有兩個(gè)人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑之比是1：2，則它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期之比為 。,行星運(yùn)動(dòng)的處理方法,把行星的運(yùn)動(dòng)軌道看成圓形來處理。,基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用 1.在太陽系中,有八大行星繞太陽運(yùn)行,由近到遠(yuǎn)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(yùn)行的周期最短的是（ ）