第七章萬有引力與宇宙航行第1節(jié)

行星的運(yùn)動(dòng)太陽系各行星運(yùn)動(dòng)都有一定規(guī)律，那人類是如何認(rèn)識(shí)到這個(gè)規(guī)律的呢？

閱讀提綱：

1.古代人們對天體運(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？4.兩種學(xué)說爭論的結(jié)果是什么？閱讀思考沈括提到行星運(yùn)行“有遲有疾，有留有逆”，即速度有時(shí)快、有時(shí)慢，有時(shí)會(huì)停留，有時(shí)會(huì)逆行。他注意到當(dāng)行星在清晨出現(xiàn)在東方（“夕星”）和黃昏出現(xiàn)在西方（“晨星”）時(shí)，其運(yùn)行速度和行為是不同的，因此他認(rèn)識(shí)到這種速度變化與行星和太陽的相對位置有關(guān)。北宋

沈括

（1031年-1095年）一、人類對行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)中國古代對行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)一、人類對行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)西方歷史對行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)——地心說觀點(diǎn)：地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽、月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)。代表人物：托勒密觀點(diǎn)：太陽是宇宙的中心,并且靜止不動(dòng),一切行星都圍繞太陽運(yùn)動(dòng)。2.日心說代表人物：哥白尼思考：為什么日心說最終戰(zhàn)勝了地心說？“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運(yùn)動(dòng)，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。其后，許多天文學(xué)家對天體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運(yùn)動(dòng)理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進(jìn)行的。哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)的測量，大大提高了測量的精確程度。第谷把這個(gè)天體位置的誤差大約從10ˊ減小到2ˊ。得出行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型。第谷（1546-1601）第谷的天文學(xué)觀測第谷（丹麥）開普勒（德國）四年多的刻苦計(jì)算↓二十年的精心觀測↓8分的誤差→←否定19種假設(shè)↓↓行星軌道為橢圓若是勻速圓周運(yùn)動(dòng)……時(shí)代天才——開普勒→總結(jié)為行星運(yùn)動(dòng)三大定律

地球圓？探究1行星運(yùn)動(dòng)繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是什么形狀？年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬兩季比春夏兩季時(shí)間短春92天夏94天秋89天冬90天探究2：一年四季時(shí)間段有什么特點(diǎn)？為什么？假設(shè)地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)橢圓運(yùn)動(dòng),太陽在焦點(diǎn)上,根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可得從秋分到冬至再到春分的時(shí)間比從春分到夏至再到秋分的時(shí)間短，所以秋冬兩季比春夏兩季要短。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。1.開普勒第一定律：二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律開普勒第一定律也常說成軌道定律認(rèn)識(shí)橢圓

用一條細(xì)繩和兩個(gè)圖釘畫橢圓，把細(xì)繩兩端用圖釘固定，用鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動(dòng)，使細(xì)繩始終保持張緊狀態(tài)，鉛筆在紙上畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫做橢圓的焦點(diǎn)。對任意一個(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。遠(yuǎn)處速度慢近處速度快2.開普勒第二定律：開普勒第一定律也常說成面積定律所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。表達(dá)式：a3T2=k半長軸行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期3.開普勒第三定律：開普勒第一定律也常說成周期定律行星或衛(wèi)星中心天體半長軸（×106km）公轉(zhuǎn)周期（天）k值水星太陽5787.973.34×1018金星1082253.35×1018火星2286873.35×1018同步衛(wèi)星地球0.042411.02×1013月球0.384427.3221.02×1013思考：通過表格中的數(shù)據(jù)分析，你認(rèn)為k值可能跟誰有關(guān)嗎？行星？太陽？結(jié)論：k值與環(huán)繞天體無關(guān)，由中心天體決定在中學(xué)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(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軸的三次方跟公轉(zhuǎn)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(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軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等即R3/T2=k1.第一次對天體做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了懷疑的科學(xué)家是()A.布魯諾B.伽利略C.開普勒D.第谷C2．下列說法符合開普勒對行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的描述的是(

)A．行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B．所有的行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng)C．行星從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速率逐漸增大D．離太陽越遠(yuǎn)的行星，公轉(zhuǎn)周期越短A3.（多選）關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的下列說法中正確的（

）A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng)B.行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期越大C.行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期越大D.水星離太陽“最近”，公轉(zhuǎn)周期最短4.從天文望遠(yuǎn)鏡中觀察到銀河系中有兩顆行星繞某恒星運(yùn)行，兩行星的軌道均為橢圓，觀察測量到它們的運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8:1，則它們橢圓軌道的半長軸之比為()A.2:1B.4:1C.8:1D.1:4B5.地球沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)行時(shí)所處的不同位置對應(yīng)的節(jié)氣如圖所示，下列說法正確的是(

)

C二、行星運(yùn)動(dòng)定律（3）第三定律（周期定律）R3/T2=k（k是一個(gè)只與中心天體質(zhì)量有關(guān)的物理量）一、地心說與日心說（1）第一定律（軌道定律）：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。（2）第二定律（面積定律）：對于每一個(gè)行星而言，太陽和行