天体运动论教案天体运动论教案.doc

行星的运动 观察图3-1-1，回答以下问题： 牛郎星和织女星在天空中的位置变化吗？他们之间的相对位置变化吗？ 他们在天空中的位置是从东向西运动的，他们之间的相对位置是不变的。 天上其它行星的运动与牛郎星、织女星的运动一样吗？ 不一样 太阳和月亮在天空中的运动与天上的星星的运动是一样吗？ 太阳和月亮是东升西落，太阳系的其它行星（火星、金星等）也是东升西落。 你能说说教科书中的“斗转星移”是什么意思吗？ 在北半球的夜空，其它的星星（恒星）都是绕北极星逆时针旋转的（“斗转星移”就包含这个意思） 太阳绕地球东升西落，月球每一个月绕地球旋转一周，这些现象让地球上的人总感觉地球是静止不动的，其他天体都在环绕地球运动。然而，运动是相对的。比如当我们静止在路旁时，看到电线杆是静止的；当我们在运动的车上时，看到电线杆却是运动的，实际情况是电线杆是静止的，我们（观察者）相对于电线杆在运动。即观察者观察到物体在运动时，有可能物体并没有运动而是观察者相对于它在运动。所以，我们观察到太阳绕地球东升西落，有可能是太阳处于静止，而地球在绕太阳运动。如果其他天体和地球都在运动，他们的运动有什么规律和特点呢？这就是我们今天学习的内容。 两种学说： 地心说： 代表人物：古希腊学者托勒密（亚里士多德提出） 基本观点： 地球是宇宙的中心，是静止不动的； 宇宙最初的运动是由神推动的； 太阳、月亮以及其他行星都绕地球做匀速圆周运动； 特点： 能较为圆满地解释当时观测到的行星运行情况，符合当时人们的日常生活经验； 肯定了大地是一个悬着的没有支持物的球体； 把太阳系从众星系中凸现出来； 符合宗教“上帝创造一切，人类是宇宙中心”的教义。 日心说： 代表人物：波兰天文学家哥白尼 基本观点： 宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动，图3-1-2。 地球是绕太阳旋转的普通的行星，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。 太阳静止不动，地球每天自西向东自转一周，造成每天太阳相对于地球东升西落的现象。 与日、地距离相比，其它恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多。 特点： 日心说预测行星位置既正确又简单，能解释地心说不能解释的难题 把人从对神权的盲从中解放出来，以自由探索精神寻找自然规律。 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。引起一连串思想上的革命。 对两种学说的比较 地心说是世界上第一个行星体系模型。地心说认为地球是“球形”的，第一次提出了“运动轨道”这一概念，使人们能对行星的运动进行定量计算，推测行星到达的位置，这是一个了不起的创举。人们根据地心说模型在一定程度上正确地预测天象，在当时的生产实践中起到了一定的作用。 哥白尼的日心说也有缺点和错误 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，太阳也在以年的周期绕银河系的中心转动，太阳并不是宇宙的中心； 日心说没能摆脱地心说的错误概念，认为行星在圆轨道上做匀速圆周运动，实际上所有的行星轨道都是椭圆，运动速度的大小也不是恒定的。 行星的运动规律：（开普勒定律） 开普勒是德国天文学家，他在他导师（第谷）20余年天文观测所获得的资料的基础上。总结出了行星的运动规律，也叫开普勒定律。 太阳系内有八大行星绕太阳旋转，根据离太阳由近及远的顺序依次为：水、金、地、火、木、土、天王、海王。 开普勒第一定律： 椭圆的基本知识： 什么是椭圆（到两定点的距离之和大于两定点之间距离的点的集合）； 椭圆的中心； 两个关于椭圆中心对称的焦点（做椭圆时的两个定点）； 焦距：两焦点的距离 长轴2a（椭圆上相距最远的两点间的距离）； 短轴2b（椭圆上相距最近的两点间的距离）。 让椭圆的两个焦点不断向中心靠拢，焦距逐渐减小，半长轴a不断减小，半短轴b不断增大，最终焦距减小为零，半长轴a等于半短轴b，此时的椭圆为圆，半长轴a、半短轴b就是圆的半径R。由此说明， 圆是椭圆的一种特殊情况。 内容：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的共同焦点上； 作用：告诉了行星轨道的空间分布特点，告诉我们任意行星在运动中离太阳有时近，有时远。 虽然所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，但这些椭圆和圆非常近似。 在初略处理的时候，可以把8大行星绕太阳运动的轨道看成圆。 开普勒第二定律： 基本概念：椭圆的近日点、远日点 内容：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 作用：行星在运动过程中速度大小不同，由得行星在远日点的线速度最小，在近日点的线速度最大，而且存在的关系。 开普勒第三定律： 内容：所有行星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，其表达式为：。特殊地，当行星的轨道可以近似成圆的时候，轨道半径的三次方跟公转周期的