四川省宜賓市一中高一物理 天體運(yùn)動(dòng)課件

學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位了解地心說(shuō)和日心說(shuō)兩種不同的觀點(diǎn)了解地心說(shuō)和日心說(shuō)兩種不同的觀點(diǎn).理解開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律，并能初步運(yùn)用開(kāi)普勒行星理解開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律，并能初步運(yùn)用開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題運(yùn)動(dòng)定律解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題知識(shí)儲(chǔ)備區(qū)知識(shí)儲(chǔ)備區(qū)一、一、哥白尼哥白尼 天球運(yùn)行論天球運(yùn)行論 日心說(shuō)日心說(shuō) 太陽(yáng)太陽(yáng)二、二、1橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 相等的時(shí)間相等的時(shí)間 相等相等 半長(zhǎng)軸半長(zhǎng)軸 公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期 2行星行星 天體天體 數(shù)學(xué)公式數(shù)學(xué)公式學(xué)習(xí)探究區(qū)學(xué)習(xí)探究區(qū)一、地心說(shuō)和日心說(shuō)一、地心說(shuō)和日心說(shuō)二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律三、中學(xué)階段對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的處理方法三、中學(xué)階段對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的處理方法一、地心說(shuō)和日心說(shuō)一、地心說(shuō)和日心說(shuō)我們經(jīng)?？吹教?yáng)自地球東方升起，又落到地球西方，也就是說(shuō)，我們經(jīng)常看到太陽(yáng)自地球東方升起，又落到地球西方，也就是說(shuō)，我們看到的現(xiàn)象似乎是太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)，這正是古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)我們看到的現(xiàn)象似乎是太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)，這正是古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在的一種看法存在的一種看法地心說(shuō)，你知道古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)還存在什地心說(shuō)，你知道古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)還存在什么觀點(diǎn)嗎？么觀點(diǎn)嗎？問(wèn)題設(shè)計(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)答案答案日心說(shuō)，即認(rèn)為太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星日心說(shuō)，即認(rèn)為太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)提煉要點(diǎn)提煉托托 勒勒 密（古希臘）密（古希臘）托托 勒勒 密密(1)(1)地球地球是宇宙的中心，是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的；是靜止不動(dòng)的；(2)(2)太陽(yáng)、太陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞月亮以及其他行星都繞地球地球運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)； (3)(3)地心說(shuō)地心說(shuō)的代表人物是古希臘科的代表人物是古希臘科學(xué)家托勒密學(xué)家托勒密要點(diǎn)提煉要點(diǎn)提煉哥哥 白白 尼尼( (波蘭）波蘭）哥白尼哥白尼(1)(1)宇宙的中心是宇宙的中心是太陽(yáng)太陽(yáng)，所有，所有行星都繞太陽(yáng)做勻速圓周行星都繞太陽(yáng)做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)；(2)(2)地球是繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)地球是繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的行星，月球是繞地球旋轉(zhuǎn)的行星，月球是繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，它繞地球做的衛(wèi)星，它繞地球做勻速圓勻速圓周運(yùn)動(dòng)周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還跟地球一起，同時(shí)還跟地球一起繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)；繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)；(3)(3)天體不動(dòng)，天體不動(dòng)，因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)一周，造成天體每天東升西一周，造成天體每天東升西落的現(xiàn)象；落的現(xiàn)象；(4)(4)日心說(shuō)的代表日心說(shuō)的代表人物是人物是 哥白尼哥白尼 返回返回二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律1 1古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)？開(kāi)普勒認(rèn)為行星做什么樣的運(yùn)動(dòng)？他古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)？開(kāi)普勒認(rèn)為行星做什么樣的運(yùn)動(dòng)？他是怎樣得出這一結(jié)論的？是怎樣得出這一結(jié)論的？問(wèn)題設(shè)計(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)答案答案古人認(rèn)為天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)開(kāi)普勒古人認(rèn)為天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)開(kāi)普勒認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動(dòng)他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所得的認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動(dòng)他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動(dòng)，才能解釋這種差數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動(dòng)，才能解釋這種差別別2 2開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律在哪幾個(gè)方面描述了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律在哪幾個(gè)方面描述了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律問(wèn)題設(shè)計(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)答案答案從行星運(yùn)動(dòng)軌道、行星運(yùn)動(dòng)的線速度變化以及軌道與周期的關(guān)從行星運(yùn)動(dòng)軌道、行星運(yùn)動(dòng)的線速度變化以及軌道與周期的關(guān)系三方面揭示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律系三方面揭示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 1 1開(kāi)普勒定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，也適用于開(kāi)普勒定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，也適用于_ 的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)2 2由開(kāi)普勒第二定律知：當(dāng)離太陽(yáng)比較近時(shí)，行星運(yùn)行的速由開(kāi)普勒第二定律知：當(dāng)離太陽(yáng)比較近時(shí)，行星運(yùn)行的速 度度 ， 而 離 太 陽(yáng) 比 較 遠(yuǎn) 時(shí) ， 行 星 運(yùn) 行 的 速， 而 離 太 陽(yáng) 比 較 遠(yuǎn) 時(shí) ， 行 星 運(yùn) 行 的 速度度 3 3在開(kāi)普勒第三定律中，所有行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的在開(kāi)普勒第三定律中，所有行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的k值均相同；但對(duì)不同值均相同；但對(duì)不同的天體系統(tǒng)的天體系統(tǒng)k k值值 k值的大小由系統(tǒng)的值的大小由系統(tǒng)的 決定決定要點(diǎn)提煉要點(diǎn)提煉繞地球繞地球衛(wèi)星衛(wèi)星比較快比較快比較慢比較慢中心天體中心天體不相同不相同返回返回三、中學(xué)階段對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的處理方法三、中學(xué)階段對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的處理方法由于大多數(shù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段由于大多數(shù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段的研究中可以按圓軌道處理，開(kāi)普勒三定律就可以這樣表述：的研究中可以按圓軌道處理，開(kāi)普勒三定律就可以這樣表述：1 1行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽(yáng)處在行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽(yáng)處在 ；2 2對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度( (或線速度或線速度) )不變，不變，即行星做即行星做 ；3 3所有行星軌道所有行星軌道 的三次方的三次方跟它的跟它的_的二次方的二次方的比值都相的比值都相等，即等，即 . .圓心圓心勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑半徑公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期返回返回一、對(duì)兩種學(xué)說(shuō)的認(rèn)識(shí)一、對(duì)兩種學(xué)說(shuō)的認(rèn)識(shí)典例精析典例精析例例1 1 下列說(shuō)法都是下列說(shuō)法都是“日心說(shuō)日心說(shuō)”的觀點(diǎn)，的觀點(diǎn)，現(xiàn)在看來(lái)其中正確的是現(xiàn)在看來(lái)其中正確的是( () )A宇宙的中心是太陽(yáng)，所有行星都在宇宙的中心是太陽(yáng)，所有行星都在 繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析解析不是宇宙中心，只是太陽(yáng)系的中心不是宇宙中心，只是太陽(yáng)系的中心橢圓橢圓B地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的普通行星，月地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的普通行星，月 球是繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，它繞地球球是繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，它繞地球 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還跟地球一做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還跟地球一 起繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)起繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)C天體不動(dòng)天體不動(dòng), ,因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|轉(zhuǎn)因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|轉(zhuǎn) 一周一周, ,造成天體每天東升西落的現(xiàn)象造成天體每天東升西落的現(xiàn)象D與日地距離相比，恒星離地球十分與日地距離相比，恒星離地球十分 遙遠(yuǎn)，比日地間距離大得多遙遠(yuǎn)，比日地間距離大得多所有的恒星都在高速運(yùn)動(dòng)所有的恒星都在高速運(yùn)動(dòng)D返回返回二、對(duì)開(kāi)普勒定律的理解二、對(duì)開(kāi)普勒定律的理解例例2關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是確的是( () )A行星在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程行星在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 中，其速度與行星和太陽(yáng)之間的距離中，其速度與行星和太陽(yáng)之間的距離 有關(guān)，距離小時(shí)速度小，距離大時(shí)速有關(guān)，距離小時(shí)速度小，距離大時(shí)速 度大度大B所有行星在橢圓軌道上所有行星在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)， 太陽(yáng)在橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上太陽(yáng)在橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上C所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期都是相等所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期都是相等 的的D行星之所以在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，行星之所以在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)， 是由于太陽(yáng)對(duì)行星的引力作用是由于太陽(yáng)對(duì)行星的引力作用典例精析典例精析r不同不同T不同不同BD返回返回三、開(kāi)普勒三定律的應(yīng)用三、開(kāi)普勒三定律的應(yīng)用例例3 如圖所示，某行星沿橢圓軌如圖所示，某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為道運(yùn)行，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為a，近日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為近日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為b，過(guò)遠(yuǎn)日，過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為點(diǎn)時(shí)行星的速率為va，則過(guò)近日，則過(guò)近日點(diǎn)時(shí)行星的速率為點(diǎn)時(shí)行星的速率為()Avb va Bvb vaCvb va Dvb vababaabab典例精析典例精析行星行星太陽(yáng)太陽(yáng)SSAB從從A點(diǎn)到點(diǎn)到A點(diǎn)，近似看作扇形，點(diǎn)，近似看作扇形，A2aa tS =v從從B點(diǎn)到點(diǎn)到B點(diǎn)，點(diǎn)，2bBbtS=v根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，22abatbt=vvbaab=vvC返回返回課堂要點(diǎn)小結(jié)課堂要點(diǎn)小結(jié)行行星星的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)兩種兩種學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō)開(kāi)普勒開(kāi)普勒行星運(yùn)行星運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)定律代表人物：托勒密代表人物：托勒密地心說(shuō)：地球是靜止的，是宇宙的中心地心說(shuō)：地球是靜止的，是宇宙的中心日心說(shuō)：太陽(yáng)是靜止的，是宇宙的中心，地球和其他行星日心說(shuō)：太陽(yáng)是靜止的，是宇宙的中心，地球和其他行星 都繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)；都繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)； 代表人物：哥白尼代表人物：哥白尼第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處 在所以橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。在所以橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二第二定律：從太陽(yáng)到行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等定律：從太陽(yáng)到行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等 的面積的面積第三定律：行星軌道半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二第三定律：行星軌道半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二 次方的比值是一個(gè)常量次方的比值是一個(gè)常量返回返回自我檢測(cè)區(qū)自我檢測(cè)區(qū)12341 1( (對(duì)兩種學(xué)說(shuō)的認(rèn)識(shí)對(duì)兩種學(xué)說(shuō)的認(rèn)識(shí)) )關(guān)于日心說(shuō)被人關(guān)于日心說(shuō)被人們所接受的原因是們所接受的原因是 ( () )A以地球?yàn)橹行膩?lái)研究天體的運(yùn)動(dòng)有以地球?yàn)橹行膩?lái)研究天體的運(yùn)動(dòng)有很多無(wú)法解決的問(wèn)題很多無(wú)法解決的問(wèn)題B以太陽(yáng)為中心，許多問(wèn)題都可以解以太陽(yáng)為中心，許多問(wèn)題都可以解決，對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了決，對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了C地球是圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的地球是圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的D太陽(yáng)總是從東方升起，從西方落下太陽(yáng)總是從東方升起，從西方落下1234哥白尼的日心說(shuō)哥白尼的日心說(shuō); ;當(dāng)時(shí)能被人們當(dāng)時(shí)能被人們所接受，正是因?yàn)樗邮?，正是因?yàn)楹?jiǎn)潔性簡(jiǎn)潔性B托勒密的地心說(shuō)托勒密的地心說(shuō)可以解釋行星的逆行問(wèn)題，但非可以解釋行星的逆行問(wèn)題，但非常復(fù)雜，缺少簡(jiǎn)潔性常復(fù)雜，缺少簡(jiǎn)潔性2 2( (對(duì)開(kāi)普勒定律的理解對(duì)開(kāi)普勒定律的理解) )火星和木星沿火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，根據(jù)開(kāi)普勒各自的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知行星運(yùn)動(dòng)定律可知( () )A火星與木星公轉(zhuǎn)周期相等火星與木星公轉(zhuǎn)周期相等B火星和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小始火星和木星繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小始 終不變終不變C太陽(yáng)位于木星運(yùn)行橢圓軌道的某焦點(diǎn)太陽(yáng)位于木星運(yùn)行橢圓軌道的某焦點(diǎn) 上上D相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的 面積等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積面積等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積1234F 、v的方向并不是始終垂直的方向并不是始終垂直開(kāi)普勒第一定律開(kāi)普勒第一定律面積定律必須相對(duì)于面積定律必須相對(duì)于同一同一個(gè)衛(wèi)星而言個(gè)衛(wèi)星而言C12343(開(kāi)普勒定律的應(yīng)用開(kāi)普勒定律的應(yīng)用)某行星繞太某行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示，陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示，F(xiàn)1和和F2是橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn)，行星在是橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn)，行星在A點(diǎn)的速率比在點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的大，則太陽(yáng)是點(diǎn)的大，則太陽(yáng)是位于位于()AF2 BA CF1 DB行星太陽(yáng)SS開(kāi)普勒第二定律開(kāi)普勒第二定律: :(t t同同)面積定律面積定律ABvvABlllt=vA隱含條件隱含條件A. B. C. D.4. (開(kāi)普勒三定律的應(yīng)用開(kāi)普勒三定律的應(yīng)用)1980年年10月月14日，日，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了一顆繞太中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了一顆繞太陽(yáng)運(yùn)行的小行星，陽(yáng)運(yùn)行的小行星，2001年年12月月21日，經(jīng)國(guó)日，經(jīng)國(guó)際小行星中心和國(guó)際小行星命名委員會(huì)批際小行星中心和國(guó)際小行星命名委員會(huì)批準(zhǔn)，將這顆小行星命名為準(zhǔn)，將這顆小行星命名為“錢學(xué)森星錢學(xué)森星”，以表彰這位以表彰這位“兩彈一星兩彈一星”的功臣對(duì)我國(guó)科的功臣對(duì)我國(guó)科技事業(yè)做出的卓越貢獻(xiàn)若將地球和技事業(yè)做出的卓越貢獻(xiàn)若將地球和“錢錢學(xué)森星學(xué)森星”繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)行軌道如圖所示已知它們的運(yùn)行軌道如圖所示已知“錢學(xué)森錢學(xué)森星星”繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間約為繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間約為3.4年，設(shè)年，設(shè)地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑為地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑為R，則，則“錢錢學(xué)森星學(xué)森星”繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑約為繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑約為()33.4R311.56R3.4R33.4R周周期期定定律律已知地球軌道已知地球軌道半徑和周期半徑和周期求另外一個(gè)求另外一個(gè)衛(wèi)星的半徑衛(wèi)星的半徑3322RRTT=錢錢2323 11.56RTRRT錢錢C1234謝謝觀看謝謝觀看