第六章：万有引力与航天 第1节：行星的运动

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、远处天壤相接等），得出“天圆地方”之类的想法。 天圆地方

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。

人类的杰作——空间站

探寻之旅——中国人的骄傲 神舟七号载人飞船 嫦娥二号

探寻之旅——中国航天英雄 杨利伟 翟志刚、刘伯明、景海鹏

一、 “地心说”与“日心说” 1、“地心说”的基本观点是什么？ 2、“日心说”的基本观点是什么？ 3、“地心说” 为什么能占领较长的统治时间？ 4、“日心说”为什么能战胜“地心说”？ 试举例说明。 5、“日心说”的观点是否绝对正确？

行星的运动的认识： 托 勒 密 地 心 说 地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕地球做圆周运动。

行星的运动的认识： 哥白尼 日 心 说 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。

为什么“地心说”能占领较长的统治时间？ “地心说”占领统治地位的时间较长，原因是由于它比较符合人们的日常经验，如：太阳从东边升起，从西边落下。同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点。

“日心说”为什么能战胜“地心说”？ “日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解释的现象“日心说”则能说明，就是说“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实。例如：若地球不运动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的，那么每天的情况就应是相同，事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同，而“日心说”则能说明这种情况；白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。

“日心说”也并不是绝对正确的： “日心说”也并不是绝对正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的。“日心说”，只是比“地心说”更准确一些罢了。

二、开普勒三定律 (一)建立过程

(一)建立过程 1、古人认为天体做什么运动？ 2、开普勒的导师是谁，他认为天体做什么样的运动？ 3、开普勒开始认为天体做何运动？ 4、开普勒最后研究的结论是什么？

？ 行星轨道是椭圆的 开普勒（德国） 第 谷（丹麦） 怎么回事…….. ↓ ↓ ↓ 四年多的刻苦计算 二十年的精心观测 8 ′的偏差 第 谷（丹麦） 行星轨道是椭圆的 四年多的刻苦计算 ↓ ？ 二十年的精心观测 ↓ 8 ′的偏差 误差仅为2′ ↓ 进行了70多次尝试…… 750多颗星的观测记录 否定19 种假设 几千个数据

做 一 半短轴b 焦距c

二、开普勒三定律 (一)建立过程 (二)内容和物理意义

开普勒行星运动定律 开普勒 开普勒第一定律 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

面积定律：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 开普勒行星运动定律 离太阳近时速度快 离太阳远时速度慢 开普勒 开普勒第二定律 面积定律：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

看一看 八大行星轨道数据表 行 星 轨道半长轴 a(106km) 公转周期T(年） 焦距 c(106km) 轨道离心率 (e=c/a) 水星 57.9 0.241 11.9 0.206 金星 108.2 0.615 0.76 0.007 地球 149.6 1.00 2.5 0.017 火星 227.9 1.88 21.2 0.093 木星 778.3 11.86 37.3 0.048 土星 1427.0 29.46 79.9 0.056 天王星 2882.3 84.0 135.4 0.047 海王星 4523.9 164.8 36.2 0.008 K=a3/T2 (1024km3/年2） 3.34 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35 3.35

开普勒行星运动定律 开普勒 开普勒第三定律 周期定律：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

探究K值的决定因素： K是一个只与中心天体质量有关的物理量 行星 或卫星 中心体 半长轴(x106km) 公转周期(天) K值 水星 太阳 57 87.97 3.36×1018 金星 108 225 3.35×1018 火星 228 687 同步卫星 地球 0.0424 1 1.02×1013 月球 0.3844 27.322 K是一个只与中心天体质量有关的物理量

（K是一个只与中心天体质量有关的物理量） 小结 一、“地心说”与 “日心说” 地球是中心→太阳是中心→宇宙无限 （科学精神推动了认识发展） 二、行星运动定律——开普勒三定律 1、轨道定律:----------- 椭圆 2、面积定律:----------- V近＞Ｖ远 3、周期定律:----------- R 3/ T2 =k （K是一个只与中心天体质量有关的物理量）

高中阶段对行星运动的近似化研究： 虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以 ①多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，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（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。 总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。

二、开普勒三定律 (一)建立过程 (二)内容和物理意义 (三)科学精神和方法

行星运动定律建立过程中所蕴含的科学精神和科学方法： 对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一丝不苟的态度. 实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。 实验观察手段是科学研究的重要方法之一。 实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方法。 科学探究需要合作精神。

A、太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B、行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 C、行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 1、下列说法正确的有 ( ) A、太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B、行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 C、行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 D、日心说的说法是正确的 A B

2、关于行星的运动,下列说法正确的是 　　　　　　　　　　　　( ) A、行星轨道的半长轴越长,自转的周期就越大 B、行星轨道的半长轴越长,公转的周期就越大 C、行星轨道的半长轴越短,公转的周期就越大 D、“海王星”离太阳最远,绕太阳运动的公转周期最长 BD

3、有两个行星，它们绕太阳运转的轨道半径之比是1：2，则它们绕太阳运转的周期之比为 。 4、有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1：2，则它们绕地球运转的周期之比为 。

C 5 5、宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ） 　　　 　　　　（ ） A、3年 B、9年 C、27年 D、81年 C 6、木星绕太阳转动的周期为地球绕太阳转动的周期的12倍，则木星绕太阳运行的轨道半长轴约为地球绕太阳运行轨道半长轴的　　倍. 5