人教版（2003）高中物理必修二第六章万有引力与航天——行星的运动

第1节行星的运动第六章万有引力与航天 源于生活从日出到日落，若你站在教学楼前一天，以你的视角看，是谁在动，谁不动？直觉经验观察 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。托勒密（90-168）代表人物一、古人对天体运动的看法及发展过程地心说统治地位（一千五百多年）直接经验宗教神学 一、古人对天体运动的看法及发展过程航海事业的发展，希望借助星星的位置为船队导航对行星的运动观测越来越精确第谷等科学家经过长期观测及记录的大量观测数据哥伦布和麦哲伦的探险航行使不少人相信地球并非平台大胆推测与假设：是否地球每天绕自己的轴线旋转一周？地球并不是宇宙的中心。。。。。。背景资料 日心说哥白尼（1473-1543）代表人物一、古人对天体运动的看法及发展过程布鲁诺挑战权威太阳是宇宙的中心，并且静止不动，一切行星都围绕太阳做圆周运动残酷的现实：缺乏有力的证据 伽利略伽利略的木星观测日志敲下了地心宇宙论棺木上的最后一颗钉子一、古人对天体运动的看法及发展过程 ①都有一个中心天体且静止不动。②匀速圆周运动。两种学说的共同点 二十年的精心观测↓8分的误差→←否定19种假设↓↓行星轨道为椭圆若是匀速圆周运动……怎么回事呢……第谷（丹麦）开普勒（德国）数学天才观测能手四年多的刻苦计算↓70余次尝试尊重客观事实百折不挠坐得了冷板凳耐得住寂寞 开普勒第一定律：（椭圆轨道定律）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。做一做：认识椭圆二、开普勒行星运动三定律a：半长轴b：半短轴F1F2：焦距 椭圆轨道上任意一点到两焦点的距离之和保持不变想一想：椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系? 思考：不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?焦点太阳焦点●注意：1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。2、不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。 MN开普勒第二定律：（面积定律）对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间里扫过的面积相等。二、开普勒行星运动三定律思考与讨论：行星在各点运动的速率相同吗？近日点与远日点相比较，行星在哪一点运动较快？近日点快，远日点慢．不同1609年《新天文学》 春92天夏94天秋89天冬90天[探究]年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21春92天夏94天秋89天冬90天地球绕太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快。 开普勒第三定律：（周期定律）所有行星的轨道的半长轴的立方和公转周期的平方成正比。a3/T2=Ka二、开普勒行星运动三定律思考：比值K跟谁有关？1619年《宇宙和谐论》注：该定律不但适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。 行星中心体半长轴(x106km)公转周期(天)水星太阳5787.97金星108225火星地球土星木星2281491426778687365107594333人造卫星地球0.042411.02×1013月球0.384427.3221.02×10133.36×10183.35×10183.36×10183.36×10183.35×10183.36×1018√×K是一个常量，与中心天体有关，与行星无关；中心天体不同，K值不同。 例：两个行星的质量分别是m1、m2，它们绕太阳运行的轨道半长轴分别是a1和a2，则它们的公转周期之比为多少？若已知这两个行星绕太阳运行的公转周期分别为T1和T2，则他们的轨道半长轴之比是多少？ [活动]事实上正是因为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，那么开普勒三定律可以说成？规律：1、多数行星绕太阳运动轨道十分接近圆，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。说一说：这里的“圆”跟前面两种学说里的“圆”一样吗？（理想化模型） 开普勒行星运动定律是根据行星运动的观察结果而总结出来归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，只涉及运动学、几何学方面的内容，不涉及力学原因。开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了天体动力学问题的研究开普勒（1571-1630）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天空的立法者”。 不屈不挠的探索精神和一丝不苟的科学态度尊重客观事实、敢于挑战权威坚持真理、勇于探索合作精神实验观察手段实验归纳和数学演绎相结合突出主要矛盾，忽略次要因素本节课你有哪些收获？ 通过今天的学习，我们知道了行星的运动是很美妙、和谐的，但是，请大家思考是什么原因指挥着它们做这样的运动呢？。。。。。延伸： 美国VLA射电望远镜美国波多黎各阿雷西博射电望远镜FAST在贵州喀斯特洼地，是在建世界最大射电望远镜，借助天然圆形溶岩坑建造。FAST的反射镜边框是1500米长的环形钢梁，而钢索则依托钢梁，悬垂交错，呈现出球形网状结构。FAST有望在2016年9月建成，建成后将成为世界级射电天文研究中心。