扬州市寒假网校2.24-天体运动

1.了解“地心说”和“日心说”两种不同学说的建立 和发展过程。 2.知道开普勒行星运动三定律，会利用第三定律计算, 了解开普勒第三定律中的k值的大小只与中心天体有关。 3.感受科学家们在探索未知世界过程中的科学态度和 科学精神。 宇宙的起源: 目前学术界影响较大的是“大爆炸宇宙论” “大爆炸宇宙论”是1927年由比利时数学家勒梅特提出的，他 认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里，在一 次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙。 宏观宇宙是相对无限延伸的。“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初 仅仅是一个点，而它周围却是一片空白，但是人类至今还不能 确定范围，也无法验证把宇宙压缩在一个极小空间内的假设， 这还只是一种猜想。 对于宇宙，人类的认识是有限的，还有许多是未知的。 那么，人类是如何开始认识宇宙的呢？ 古人是如何认识宇宙的呢？ （1）“天圆地方”说： （2）“浑天”说： （3）地心说： （4）日心说： 古人对地球的认识 古人根据有限范围内的观察（如日月星辰东升西落、远处 天地相接等），得出“天圆地方”之类的想法。 天圆地方 中国古人的 “天圆地方” 说。 东汉时期的天文学 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。 古人对地球的认识：浑天说 托 勒 密（古希腊） ⑴代表人物：古希腊学者托勒密 ⑶基本论点： ①地球是宇宙的中心，是静止不动的。 ②太阳、月亮及其他行星都绕地球 运动，并且作匀速圆周运动。 ⑷特点： ①符合当时人们的日常生活经验。 ②符合宗教神学的教义。 ⑵代表作： 《天文学大成》 托勒密 如果地心说成立： 1.太阳绕地球转一 圈的时间为24小时。 2.每天的日照时间 一样，不会有一年 四季之分。 地心说模型 哥 白 尼(波兰） ⑴代表人物：波兰天文学家哥白尼 ⑶基本论点： ①太阳是宇宙的中心，所有的行星都在 绕太阳做匀速圆周运动。 ②地球是绕太阳旋转的普通行星，月球是 绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周 运动，同时还跟地球一起绕太阳运动。 (4)成就：使人们对宇宙的认识从主观的、 神秘的、原始的见解，上升到近代的、比 较客观合理的观点。 ⑵代表作：《天球运行论》 哥白尼日心说观点的缺点和错误： 1.日心说认为太阳是宇宙的中心，实际上太阳只是 太阳系的中心天体，并不是宇宙的中心。 2.日心说认为行星运行的轨道是圆，其实是椭圆。 那么，天体运动到底遵循什么样的运动规律呢？ 第谷把全身心都投入到行 星位置的测量中。经过20 多年的观测，获得了大量 的精确数据资料。但是， 他用圆形轨道进行验证， 没有得到理想的结果。 第 谷 （丹麦1546---1601） 第谷去世后，他的学生开 普勒继续对他的观测的数 据资料进行研究，发现行 星运动的轨道是椭圆，最 终总结得出了开普勒行星 运动三定律。被人们誉为 “天空的立法者”。 开普勒 （德国人1571---1630） 一、恒星： 恒星是由非固态、液态、气态的第四态等离子体组成的，是能自己 发光的球状或类球状天体。由于恒星离我们太远，不借助于特殊工具和 方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定 不动的星体，我们所处的太阳系的主星太阳就是一颗恒星。 二、行星 行星通常指自身不发光，环绕着恒星的天体。其公转方向常与所 绕恒星的自转方向相同。一般来说行星需具有一定质量，行星的质量 要足够的大且近似于圆球状，自身不能像恒星那样发生核聚变反应。 三、卫星 卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然 天体，人造卫星一般亦可称为卫星。人造卫星是由人类建造，以太空 飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中，像天然卫星一样环绕地 球或其它行星的装置。 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围 绕太阳运动,太阳是在这些椭圆的一个焦点上 第一定律： 二 、开普勒定律 补充：椭圆 图钉 图钉 F1 F2 P OA B C D OA=OB-----半长轴 OC=OD------半短轴 F1和F 2 为焦点 F1 F 2 为焦距 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围 绕太阳运动,太阳是在这些椭圆的一个焦点上 第一定律： 二 、开普勒定律 说明： 1.不同的行星，轨道 不同，半长轴不同。 2.对不同的行星，太 阳总在他们的焦点上。 八大行星是太阳 系的八个行星， 按照离太阳的距 离从近到远，它 们依次为水星、 金星、地球、火 星、木星、土星 、天王星、海王 星。 八大行星 太阳系模型： 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围 绕太阳运动,太阳是在这些椭圆的一个焦点上 第一定律： 二 、开普勒定律 说明： 1.不同的行星，轨道 不同，半长轴不同。 2.对不同的行星，太 阳总在他们的焦点上。 (轨道定律) 对每个行星来说,太阳和行星的连线在相等 的时间内扫过相等的面积. 第二定律： AB CD EKt = t = t AB CD EKS = S = S则 请比较近日点和远日点地球的速度大小, 并求出近日点和远日点地球的速度大小的比值？ 思考： M N R1 R2 V1 V2 地球 太阳 V1tR1/2=V2tR2/2 V1>V2 V1:V2=R2:R1 初中所学：机械能守恒分析 近日点 远日点 即：V1R1=V2R2 对每个行星来说,太阳和行星的连线在相等 的时间内扫过相等的面积. 第二定律： AB CD EKt = t = t AB CD EKS = S = S则 (速度定律) V近>V远 k T a 2 3 第三定律： C太阳 半长轴a 半 短 轴b A B 行星 行星/卫星 半长轴（106km） 周期（天） K（m³/s²） 水星 57 87.97 金星 108 225 地球 149 365 火星 228 687 木星 778 4333 土星 1426 10759 天王星 2870 30660 海王星 4498 60148 月球 0.3844 27.3 同步卫星 0.0424 1 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.37×10^18 3.37×10^18 1.03×10^13 1.03×10^13 动手计算后，你得到了什么？所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等， 月球、卫星的比值也相等 K值与环绕天体无关，与中心天体有关 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 k T a 2 3 第三定律： 注意：比值k是一个对所有行星都相同的常量，与行星 无关，是只与太阳（中心天体）的质量有关的恒量。 C太阳 半长轴a 半 短 轴b A B 行星 课后思考： 请用我们所学到的开普勒三个行星运动定律 比较月球绕地球的运动与地球绕太阳的运动 是有哪些不一样？ 1.行星绕太阳运动的轨道十 分接近圆，太阳处在圆心 1.所有的行星围绕太阳运动 的轨道都是椭圆，太阳处在 所有椭圆的一个焦点上 2. 对于每一个行星而言，太 阳和行星的联线在相等的时 间内扫过相等的面积 3.所有行星的轨道的半长轴 的三次方跟公转周期的二次 方的比值都相等 即a³/T²=k 2.对于某一行星来说，它绕太阳 做圆周运动的角速度（或线速度） 不变，即行星做匀速圆周运动 3.所有行星的轨道半径三次 方跟公转周期的二次方的比 值都相等 即R³/T²=k 一、地心说与日心说 二、行星运动定律 1、轨道定律：椭圆 2、速度定律： 3、周期定律： a 3/ T2 =k （K是一个只与中心天体质量有关的物理量） V1R1 =V2R2 三、在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨道处理 1．下列说法正确的是( ) A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕 地球运动 B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动 C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来 都是不正确的 D 2．(多选)下列说法中符合开普勒对行星绕太阳运动的描述 是( ) A．所有的行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B．行星绕太阳运动时，太阳在椭圆的一个焦点上 C．行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大 D．离太阳越远的行星，公转周期越长 BD 3．（多选）关于开普勒行星运动定律的公式 ，下列 说法正确的是( ) A．k是一个与行星无关的量 B．若地球绕太阳运转的半长轴为R，周期为T，月球绕 地球运转的半长轴为R1，周期为T1，则 C．T表示行星的自转周期 D．T表示行星的公转周期 3 2 r k T  33 1 2 2 1 RR T T  AD 谢 谢 聆 听 ！