Slide 1: 一、行星的运动 fxzxgy@sina.com http://blog.sina.com/fxzxgy 太阳系主要成员——太阳和其八大行星： 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海
Slide 2: 美丽的家园——地 球
Slide 3: 木 星
Slide 4: 壮观的太阳日 冕
Slide 5: 我们的银河 系
Slide 6: 我国自行开 发研究并成功 飞行的载人飞 船“神州号” 。 我国宇航员 乘着飞船遨游 太空！
Slide 7: 航天飞机发射瞬 间
Slide 8: 让我们开始学 习、探索天体运行的奥 秘吧！
Slide 9: 一、行星的运 动 首先，我们来了解对太阳、行 星运动的认识过程。 在古代，人们对于天体的运动 存在着地心说和日心说两种对立的看法 。 “ 地心说”和“日心说”的发展过程
Slide 10: 、地心说 (1). 内容 : 认为地球是静止不动的，地球是宇 宙的中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球 转动。 (2). 代表人物：托勒 密 (3). 地心说为什么统治了人们很长时间 ? 符合人们的日常经验，也符合宗教神 学关于地球是宇宙中心的说法 .
Slide 11: (4) 托勒密的“地心说”模型 存在的问题 随着人们对天体运动的不断研究，发现“ 地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多 . 如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的 、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体 的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变 得简单了 . 随着世界航海事业的发展，人们希望借助 星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来 越精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测数 据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答 。 对行星的运动很难得出完满的解答 , 所描述 的行星运动也很复杂 .
Slide 12: 、日心说 （ 1 ）日心说提出的背 在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不 少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体。 (2) 哥白尼的推测 是不是地球每天在围绕自己 的轴线旋转一周 . (3). 内容 : 他假设地球并不是宇宙的中心 ，太阳是静止不动的，地球和 其他行星都是围绕着太阳做匀 速圆周运动 . (4). 代表人物：哥白
Slide 13: (5) 哥白尼日心说的进步 : 行星运动的描述简单了 ，地心说遇到的问题解决了 (6) 哥白尼日心说为什么在发表一个世纪中完全被 人们所忽视 ? (1) 在他的著作中，“日心说”只是一个“假设 ” (2) 当时的欧洲正处于基督教改革 与反改革的骚乱中 . (3) 在哥白尼的著作中有一些很不精确 的数据，根据这些数据得出的计算结果不能很 好地与行星位置的观测结果相符合，
Slide 14: • 以上两种观点正确吗？
Slide 15: 二 . 天文学家对天体运动进一步的 研究 其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探 索、完善，建立了最初的天体运动理论。 (1) 丹麦天文学家第谷 的探 索: 在哥白尼之后，第谷连续 20 年对行星的位 置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确 程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大 约是 10’ ，第谷把这个不确定性减小到 2’ 。得出 行星绕太阳做匀速圆周运动的模型 .
Slide 16: (2) 德国物理学家开普勒的研究 . 总结了他的导师 第谷的全部观测资料， 在他最初研究时，他得 到的结果与第谷的观察 数据相差 8/ ，而当时第 谷公认的误差位 2/, 开普 勒想 , 这 8/ 可能就是认为 行星绕太阳匀速圆周运 动造成的 . 后来他花了四 年时间一遍一遍地进行 数学计算，通过计算这 一怀疑使他发现了行星
Slide 17: 三 . 开普勒行星运动定 (1). （轨道定 律 开普勒第一定律 律） 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆 ，太阳处在椭圆的一个焦点上。 F 太阳 F R ① 开普勒第一定律，解决了行星动行的轨道问题，得出了行星运动的轨道不是 圆，行星与太阳的距离不断的变化，有时远离太阳，有时靠近太阳，所以行星 的运动就不是哥白尼在“日心说”中所提出的行星的运动是圆周运动。 ② 可以推 ， 行星离太 比 近 ， 证当阳较时运动较阳较远时 速度比 快，而离太 比 较这远 度比 慢， 也就是在地理中所提到的，在近日点速度大于 日点速度。 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。 速
Slide 18: (2). 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。
Slide 19: (3). 开普勒第三定律 律） 3 （周期定 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。 a =k 2 T ① 行星绕太阳运动都符合：　 对于地球和木星，就有： R地 T地 3 2 = R木 T木 3 2 =k 注意： 比值 k 是一个与行星本身无关的
Slide 20: 典例 1. 太阳系中有八大行星，请你将它们绕太 阳运动的周期由小到大依次排序． 典例 2 ．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 R1 和 R2 ，则 它们的公转周期之比为多少？ T1 : T2 = R13 3 R2 扩 . 设轨道接近于圆周，两者的运动线速度、角速度、 向心加速度之比为多少？ 典例 3. 木星绕太阳转动的周期为地球绕太阳的转动的周 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 .
Slide 21: 典例 4 、地球绕太阳运行的轨道半 长轴为 1.50×1011m, 周期为 365 天； 月球绕地球运行的轨道半长轴为 3.82×108 m ，周期为 27.3 天， 则对 于绕太阳运行的行星， R3/T2 的值为 　　　 m3/s2; 对于绕地球运动的物体 ， R3/T2 值为　 m3/s2 。
Slide 22: 对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动 规律： R 3 　　 =K' ② T 2 月球人造卫星以及其他行星的卫星不是绕太 阳运动，它们和行星的运动比较，就有：　 ③ R行 R卫 ¹2 2 T卫 T行 3 3 典例 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
Slide 23: 典例 6. 把月球及绕地球的同步卫星看 作绕地球做匀速圆周运动，试计算一下 月球与同步卫星到地球球心的距离比。
Slide 24: 典例 7. 飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运 动，其周期为 T ，如果飞船要返回地面 ，可在轨道上的某一点 A 处，将速率降 低到适当数值，从而使飞船沿以地心为 焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面 在 B 处相切，如图，如果地球半径为 R0 ，则飞船由 A 点到 B 点所需要的时 间是多少？
Slide 25: （ 4 ）意义：开普勒关于行星运动的描述 为万有引力定律的发现奠定了基础。
Slide 26: 四、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 所以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，就是变速椭圆运动作为匀速圆 周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。
Slide 27: • 这节课我们学习了……
Slide 28: 一、行星的运 动 “ 地心说”和“日心说”的发展过程 二 . 天文学家对天体运动进一步的 研究 三 . 开普勒行星运动定 律 四、高中阶段对行星运动的近似化研 究