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1、6.1 行星的运动行星的运动 思考：思考：1.古代人对天体运动存在哪些看法？古代人对天体运动存在哪些看法？2.“地心说地心说”和和“日心说日心说”的观点分别是什么？的观点分别是什么？3.哪种学说统治时间更长？为什么哪种学说统治时间更长？为什么?地心说：地心说：日心说：日心说：地球是宇宙的中心地球是宇宙的中心。地球是静止不动的，。地球是静止不动的，太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。符合人们的日常经验；符合人们的日常经验；符合宗教地球是宇宙的中心的说法。符合宗教地球是宇宙的中心的说法。统治很长时间的原因：统治很长时间的原因：太阳是静止不动的，地球和其它行星都太
2、阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳转动绕太阳转动。地心说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欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。）进一步发展而逐渐建立和完善起来。托勒密的托勒密的“地心说地心说”体系体系地心模型地心模型亚里士多德地心模型地心模型日心说日心说哥白尼的哥白尼的“日心说日心说”体系体系约在公元前约在公元前260年，古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出年，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
3、完善日心说的，是来自了日心说的观点。但真正发展并完善日心说的，是来自波兰的哥白尼（波兰的哥白尼（1473-1543）。）。日心说模型日心说模型哥白尼雕像（加沙）哥白尼雕像（加沙）哥哥白白尼尼观观测测用用的的天天文文仪仪器器 十六世纪十六世纪“日心说日心说”创立之前的一千多年创立之前的一千多年中，中，“地心说地心说”一直占统治地位，并长期一直占统治地位，并长期为教会所利用，宣称恒星天上面是最高天，为教会所利用，宣称恒星天上面是最高天，也就是天神的住所。由于这一学说没有反也就是天神的住所。由于这一学说没有反映行星运动的本质，经不起长时间的观测映行星运动的本质，经不起长时间的观测检验，后来为哥白尼检
4、验，后来为哥白尼“日心说日心说”所推翻。所推翻。思考：“日心说日心说”的观点绝对正确吗？的观点绝对正确吗？第 谷（丹麦）开普勒（德国）四年多的刻苦计算四年多的刻苦计算二十年的精心观测二十年的精心观测8分的误差分的误差 否定否定19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆若是匀速圆若是匀速圆周运动周运动怎么回事怎么回事呢呢潜心研究潜心研究 所有的行星围绕太阳运动的轨道椭圆，所有的行星围绕太阳运动的轨道椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。太阳处在所有椭圆的一个焦点上。开普勒第一定律开普勒第一定律（轨道定律）（轨道定律）对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相
5、等的时间内扫过相等的面积。相等的时间内扫过相等的面积。开普勒第二定律开普勒第二定律（面积定律）（面积定律）对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在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。相等的时间内扫过相等的面积。若t=t=t，则s=s=s开普勒第二定律开普勒第二定律SEKABCDEKSABSCD（周期定律）（周期定律）所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转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。周期的二次方的比值都相等。即：R3/T 2=k开普勒第三定律开普勒第三定律K是一个只决定于被绕天体（中心天体）质量的物理量是一个只决定于被绕天体（中心天体）
6、质量的物理量R九大行星绕太阳运动的情景九大行星绕太阳运动的情景 想一想想一想你能否例举一些事实或设计一个实验来说明：你能否例举一些事实或设计一个实验来说明：卫星绕行星运转，行星带着它们的卫星绕太阳运转，卫星绕行星运转，行星带着它们的卫星绕太阳运转，整个太阳系绕银河系中心运转，银河系这个整体也在整个太阳系绕银河系中心运转，银河系这个整体也在运动。并不存在一个绝对的运动中心，运动本身也是运动。并不存在一个绝对的运动中心，运动本身也是相对的。相对的。太阳太阳不过是银河系中一千多亿颗恒星中的不过是银河系中一千多亿颗恒星中的一员罢了一员罢了!是地球绕太阳转动而不是太阳绕地球转动。是地球绕太阳转动而不是太
7、阳绕地球转动。地球绕太阳转动是椭圆轨道而不是正圆轨道。地球绕太阳转动是椭圆轨道而不是正圆轨道。课堂小结课堂小结二、行星运动定律二、行星运动定律1、第一定律（轨道定律）、第一定律（轨道定律）2、第二定律（面积定律）、第二定律（面积定律）3、第三定律（周期定律）、第三定律（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）是一个只与中心天体质量有关的物理量）地球是中心地球是中心地球偏心地球偏心 太阳是中心太阳是中心宇宙无限宇宙无限（科学精神推动了认识发展）（科学精神推动了认识发展）一、地心说与日心说一、地心说与日心说复复 习习开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律第一定律：第一定律：
8、所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。太阳处在椭圆的一个焦点上。第二定律：第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的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连线在相等的时间内扫过相等的面积第三定律：第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三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。次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。即即kTa23k k值与中心天体有关，值与中心天体有关，而与环绕天体无关而与环绕天体无关 什么力来维持行星绕太阳的什么力来维持行星绕太阳的运动呢？运动呢？科学的足迹科学的足迹。2、牛顿
9、：牛顿：如果太阳和行星间的引力与距离的二次如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆方成反比，则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。意义下的万有引力定律。一、太阳对行星的引力一、太阳对行星的引力 1 1、设行星的质量为、设行星的质量为m m，速度为，速度为v v，行星到太阳，行星到太阳的距离为的距离为r r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力太阳对行星的引力来提供向心力太阳对行星的引力来提供rvF2m追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹如图如图5所示，杆长为，球的质量为，所示，杆长为，球的质量为，杆连球在竖直平面内绕轴杆
10、连球在竖直平面内绕轴O自由转自由转动，已知在最高点处，杆对球的弹动，已知在最高点处，杆对球的弹力大小为，求这时小球的瞬时速度力大小为，求这时小球的瞬时速度大小。大小。2 2、天文观测难以直接得到行星的速度、天文观测难以直接得到行星的速度v v，但可以得到行星的公转周期，但可以得到行星的公转周期T TTrv2224TmrF代入代入rvF2m追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹有有3、根据开普勒第三定律、根据开普勒第三定律kTr23krT32224rmkF即即所以所以224TmrF代入得代入得追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹4、太阳对行星的引力、太阳对行星的引力 2rmF 即即追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹 太
11、阳对不同行星的引力，与太阳对不同行星的引力，与行星的质行星的质量成正比量成正比，与行星和太阳间的，与行星和太阳间的距离的二距离的二次方成反比次方成反比。224rmkF二、行星对太阳的引力二、行星对太阳的引力 根据牛顿第三定律，行星对太阳引根据牛顿第三定律，行星对太阳引力力F应满足应满足追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹2,rMFFF行星行星太阳太阳三、太阳与行星间的引力三、太阳与行星间的引力2rMmF 2rMmGF 概括起来有概括起来有G比例系数，与太阳、行星的质量无关比例系数，与太阳、行星的质量无关则太阳与行星间的引力大小为则太阳与行星间的引力大小为方向：沿着太阳和行星的连线方向：沿着太阳和行星的
12、连线追寻牛顿的足迹追寻牛顿的足迹说一说说一说 如果要验证太阳与行星间的引力如果要验证太阳与行星间的引力规律是否适用于行星与它的卫星，规律是否适用于行星与它的卫星，我们需要观测这些卫星运动的哪些我们需要观测这些卫星运动的哪些数据？观测前你对这些数据的规律数据？观测前你对这些数据的规律有什么假设？有什么假设？小小 结结 2rmF 1、太阳对行星的引力：太阳对不同行、太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引力，与行星的质量星的引力，与行星的质量m成正比，与成正比，与太阳到行星间的距离太阳到行星间的距离r的二次方成反比的二次方成反比2、行星对太阳的引力：与太阳、行星对太阳的引力：与太阳的质量的质量M成正比
13、，与行星到太阳成正比，与行星到太阳的距离的距离r的二次方成反比的二次方成反比3、太阳与行星间的引力：与太阳的、太阳与行星间的引力：与太阳的质量质量M、行星的质量、行星的质量m成正比，与成正比，与两者距离的二次方成反比两者距离的二次方成反比（1 1）G G是比例系数，与行星、太阳均无关是比例系数，与行星、太阳均无关（2 2）引力的方向沿太阳和行星的连线）引力的方向沿太阳和行星的连线2rMmGF 2,rMF 行星绕太阳运动遵守这个规律，行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律那么在其他地方是否适用这个规律呢？呢？如图所示，一质量为如图所示，一质量为0.5kg的小球，用的小球，用0
14、.4m长的细线拴住长的细线拴住在竖直面内作圆周运动，求：在竖直面内作圆周运动，求：（1）当小球在圆上最高点速度为）当小球在圆上最高点速度为4m/s时，细线的拉力是时，细线的拉力是多少？多少？拉力是多少？（拉力是多少？（g=10m/s2）如图所示，杆长为，球的质量为，杆连球在竖直平面如图所示，杆长为，球的质量为，杆连球在竖直平面内绕轴内绕轴O自由转动，已知在最高点处，杆对球的弹力自由转动，已知在最高点处，杆对球的弹力大小为大小为 ，求这时小球的瞬时速度大小。，求这时小球的瞬时速度大小。mgF21如图所示，质量如图所示，质量m1 kg的小球用细线拴住，线长的小球用细线拴住，线长l0.5 m，细线所受拉力达到，细线所受拉力达到F18 N时就会被拉断。当时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。若此时小球距水平地面的高度被拉断。若此时小球距水平地面的高度h5 m，重力，重力加速度加速度g10 m/s2，求小球落地处到地面上点的距离？，求小球落地处到地面上点的距离？（P点在悬点的正下方）点在悬点的正下方）
