行星的运动(新).ppt

第六章万有引力定律

一、行星的运动

思考古人对天体运动存在哪些看法？

中国古人中国古人的“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。

外国古人1.地心说地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行星都绕地球运动。代表人物：观点：托勒密（90-168）

外国古人1.地心说地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者亚里士多德在公元前三世纪提出，后来经托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。

外国古人2.日心说太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。代表人物：观点：哥白尼（1473-1543）

外国古人2.日心说约在公元前260年，古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出了日心说的观点。但真正发展并完善日心说的，是来自波兰的哥白尼。

外国古人3、日心说的进一步完善天才观察者：第谷·布拉赫（1546-1601）经过20多年对行星位置的观测把天体位置测量的误差由10分减少到2分。

外国古人3、日心说的进一步完善(2)“天上的立法者”：开普勒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。发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得数据与观测数据不符；只有假设行星绕太阳运动不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。

外国古人3、日心说的进一步完善(2)“天上的立法者”：开普勒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。发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得数据与观测数据不符；只有假设行星绕太阳运动不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。发现行星其他规律———开普勒行星运动定律

地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动地球年份春分夏至秋分冬至20083月20日6月21日9月22日12月22日20093月20日6月21日9月23日12月22日20103月21日6月21日9月23日12月22日夏94天秋89天冬90天春92天四季的时间是不相等的，春夏比秋冬长

假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动太阳在焦点上,所以秋冬两季比春夏两季要短。地球到太阳的距离比较短，受到的吸引力大。则从秋分到冬至再到春分的速度比从春分到夏至再到秋分的速度大，时间相对短。

外国古人3、日心说的进一步完善（2）天才观察者：开普勒1609年开普勒在《新天文学》一书中公布了开普勒第一、第二定律；1619年又公布了开普勒第三定律。

开普勒三定律

开普勒第一定律：（椭圆轨道定律）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。

将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。这两个定点称为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，既常数。O点为对称中心点,称为半长轴；称为半短轴；认识椭圆

开普勒开普勒第二定律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

（面积定律）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。若tAB=tCD=tEK，则sAB=sCD=sEK开普勒第二定律SEKABCDEKSABSCD

对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。远处速度慢近处速度快行星运行在近日点的速度比远日点的速度大

开普勒第三定律(周期定律)所有行星的椭圆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。表达式：a3T2=k半长轴行星绕太阳公转的周期

行星/卫星半长轴（km）周期（天）K（m3/s??2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步卫星0.042413.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.37×10^183.37×10^181.03×10^131.03×10^13动手算一算从上述数据中你得到了什么？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（质量）有关。

小结：◆开普勒第一定律（轨道定律）所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。◆开普勒第二定律（面积定律）太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。◆开普勒第三定律（周期定