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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,1 行星的運動,1 行星的運動,1,神州五號載人飛船發(fā)射運行,高中物理行星的運動太陽與行星間的引力萬有引力定律ppt課件新人教版必修,2,1、古代人們對天體運動存在哪些看法？,2、什么是“地心說”，什么是“日心說”？代表人物各是誰？,3、“日心說”為什么能戰(zhàn)勝“地心說”？試,舉例說明,4、“日心說”的觀點是否正確？,一 古人對天體運動有哪些看法？p,32,1、古代人們對天體運動存在哪些看法？2、什么是“地心說”，什,3,在古代，人們對天體的運動存在著“地心說”和“日心說”兩種對立的看法,(1)地心說:認(rèn)為地

2、球是宇宙的中心，地球是靜止不動，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動.代表人物是古希臘學(xué)者托勒密.,(2)日心說:認(rèn)為太陽是宇宙的中心，地球、月亮及其他行星都在繞太陽運動.代表,人物波蘭天文學(xué)家是哥白尼.,在古代，人們對天體的運動存在著“地心說”和“日心說”兩種對立,4,“日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析的現(xiàn)象“日心說”則能,說明，也就是說，“日心說”比“地心說”更科,學(xué)，更接近事實。例如：若地球不動，晝夜,交替是太陽繞地球運動形成的。那么，每天,的情況就應(yīng)相同的，而事實上，每天白天的,長短不同，冷暖不同。而“日心說”則能說明這種情況：白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的，而四季是地球繞

3、太陽公轉(zhuǎn)形成的。,“日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析,5,從目前科研結(jié)果和我們所掌握的知識來看，“日心說”也不是絕對正確，有兩大缺點：,（1）把太陽當(dāng)作宇宙的中心，實際上太陽僅是太陽系的一個中心天體；太陽也不是靜止不動的，而在以2.4610,8,年的周期繞銀河系的中心轉(zhuǎn)動。,（2）沿用了行星在圓形軌道上做勻速圓周運動的陳舊觀念，實際上行星軌道是橢圓的，行星的運動也不是勻速的。,從目前科研結(jié)果和我們所掌握的知識來看，“日心說”也不是絕對正,6,二 開普勒對行星運動的研究,1、古人認(rèn)為天體做什么運動？,古人把天體運動看得十分神圣，他們認(rèn),為天體的運動不同于地面上物體的運動

4、，天,體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動。,2、開普勒的導(dǎo)師是誰，他認(rèn)為天體做什么樣的運動？,開普勒的導(dǎo)師是丹麥偉大的天文學(xué)家第谷，他對天體運動的看法與其他古人一樣，也認(rèn)為天體在做勻速圓周運動。,二 開普勒對行星運動的研究1、古人認(rèn)為天體做什么運動？,7,3、開普勒開始認(rèn)為天體做何運動？,開普勒開始受世俗和導(dǎo)師的影響，也認(rèn)為天體在做勻速圓周運動。,4、開普勒后來認(rèn)為天體做何運動？,3、開普勒開始認(rèn)為天體做何運動？開普勒開始受世俗和導(dǎo),8,所有的行星圍繞太陽運動的軌道是橢圓，太陽處在所在橢圓的一個焦點上。,開普勒第一定律,（軌道定律）,三 開普勒行星運動三定律,所有的行星圍繞太陽運動的軌道是橢

5、圓，太陽處在所,9,（面積定律）,對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。,若t,AB,=t,CD,=t,EK,，則s,AB,=s,CD,=s,EK,開普勒第二定律,S,EK,A,B,C,D,E,K,S,AB,S,CD,（面積定律）對于每一個行星而言，太陽和行星的連,10,開普勒第三定律,(周期定律),表達式：,R,3,T,2,=k,半長軸,行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期,所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。,是一個對所有行星都相同的常數(shù)說明只與中心天體有關(guān),開普勒第三定律(周期定律)表達式：R3T2=k半長軸行星繞,11,（1）開普勒第三定律

6、對所有行星都適合.,說明,（2）對于同一顆行星的衛(wèi)星，也符合這個運動規(guī)律.,比如繞地球運行的月球與人造衛(wèi)星，就符合這一定律（中心體變，K值改變）,（1）開普勒第三定律對所有行星都適合.說明（2）對于同一顆,12,A,B,C,半短軸,半長軸,R,太陽,ABC半短軸半長軸R太陽,13,小結(jié)：,開普勒第一定律（軌道定律）,所有行星分別在大小不同的橢圓軌道上繞太陽運動，太陽是在這些橢圓的其中一個焦點上。,開普勒第二定律（面積定律）,太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。即近日點速率最大，遠日點速率最小。,開普勒第三定律（周期定律）,所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方與周期的平方成正比。,即有:

7、,R,1,3,/,R,2,3,=T,1,2,/,T,2,2,注意:k的大小與行星無關(guān)，只與太陽有關(guān)。,或:,R,3,/T,2,=k,行星軌道,焦點,太陽,短軸,長軸,太陽,小結(jié)：開普勒第一定律（軌道定律）所有行星分別在大小不同的橢,14,在運用開普勒定律時注意：,定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星。只不過比值R,3,/T,2,=k大小由行星決定。,行星軌道都是橢圓，但與圓近似，故計算時可以認(rèn)為是勻速圓周運動，太陽處在圓周軌道的圓心處。,開普勒定律的得出為牛頓發(fā)現(xiàn),萬有引力定律,打下了堅實的基礎(chǔ),在運用開普勒定律時注意：定律不僅適用于行星，也適,15,問題探究,行星為什么繞太陽如此和諧而又有規(guī)律地

8、做橢圓運動？,問題探究 行星為什么繞太陽如此和諧而又有規(guī)律地做橢圓運動？,16,2 太陽與行星間的引力,2 太陽與行星間的引力,17,對于行星是怎樣運動的問題了解清楚之后，人們便開始更深入地思考行星“為什么這樣運動”的問題，這類問題在17世紀(jì)前就有人思考過，但是由于當(dāng)時的認(rèn)識所限，多數(shù)人都認(rèn)為，圓周運動是最完美的，因而神圣和永恒的天體必然應(yīng)該做勻速圓周運動無需什么動因。,到了開普勒時代，開始萌發(fā)出許多關(guān)于天體運動不同的動力學(xué)解釋，例如伽利略認(rèn)為一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓周運動；開普勒認(rèn)為，行星繞太陽運動，一定是受到來自太陽的類似于磁力的作用；法國物理學(xué)家笛卡兒認(rèn)為行星的運動是

9、因為在行星的圓周有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)（以太）作用在行星上，使得行星圍繞太陽運動。,對于行星是怎樣運動的問題了解清楚之后，人們便開始更深,18,牛頓同時代的一些科學(xué)家，如胡克、哈雷等對這一問題的認(rèn)識則更進一步，胡克認(rèn)為，行星圍繞太陽運動是因為受到太陽對它的引力，甚至證明了如果行星的軌道是圓形的，它所受的引力的大小跟行星到太陽的距離二次方成反比。但是他們無法證明在橢圓軌道下，引力也遵循同樣的規(guī)律，更沒能嚴(yán)格地證明這種引力的一般規(guī)律。,牛頓同時代的一些科學(xué)家，如胡克、哈雷等對這一問題的認(rèn),19,牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明了：如果太陽和行星間的引力與距離的二次方成反比，則行星的軌跡是橢圓

10、的并且闡述了普遍意義下的萬有引力定律。,牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明了：,20,下面我們來看一下牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。因為行星的橢圓軌道與圓比較接近，可以近似地看作圓形軌道，所以為了較方便地說明問題。我們把牛頓在橢圓軌道下證明的問題簡化為在圓形軌道下討論。,下面我們來看一下牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。因為行星,21,1、設(shè)行星的質(zhì)量為m，速度為v，行星到太陽的距離為r，則行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力太陽對行星的引力來提供,追尋牛頓的足跡,如果認(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運動，那么，太陽對行星的引力F應(yīng)為行星所受的向心力,1、設(shè)行星的質(zhì)量為m，速度為v，行星到太陽的距離

11、為r，則,22,2、天文觀測難以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公轉(zhuǎn)周期T,代入,追尋牛頓的足跡,有,2、天文觀測難以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公轉(zhuǎn)周,23,3、根據(jù)開普勒第三定律,即,所以,代入,追尋牛頓的足跡,3、根據(jù)開普勒第三定律即所以代入追尋牛頓的足跡,24,4、太陽對行星的引力,即,追尋牛頓的足跡,太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離的二次方成反比。,4、太陽對行星的引力 即追尋牛頓的足跡 太陽對不同,25,科學(xué)探究,消去,v,行星運行速度,v,容易觀測？怎么辦？,消去,T,討論,為什么能從左式得到右式？,科學(xué)探究消去v行星運行速度v容易觀

12、測？怎么辦？消去T討論為什,26,科學(xué)探究,關(guān)系式中,m,是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？,探究1:,太陽對行星的引力,F,請用中文描述這個關(guān)系式！,太陽,對,行星,的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，,與行星、太陽距離的二次方成反比.,F,行星,太陽,F,既然太陽對行星有引力，那么行星對太陽有引力？它有怎么樣定量的關(guān)系？,科學(xué)探究關(guān)系式中m是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？探究1:太,27,科學(xué)探究,探究2:,行星對太陽的引力,F,類比法,牛 三,行星,對,太陽,的引力F跟太陽的質(zhì)量成正比，,與行星、太陽距離的二次方成反比.,太陽,對,行星,的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，,與行星、太陽距離的二次方成反比

13、.,F,行星,太陽,F,科學(xué)探究探究2:行星對太陽的引力F類比法牛 三行星對太陽,28,科學(xué)探究,探究3:,太陽與行星間的引力,F,類比法,牛 三,F,和,F,是一對作用力和反作用力，那么可以得出,F,大小跟太陽質(zhì)量,M,、行星質(zhì)量,m,的關(guān)系式有什么關(guān)系？,牛三,G,為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。,方向：沿著太陽與行星間的連線,。,科學(xué)探究探究3:太陽與行星間的引力F類比法牛 三F 和F,29,F和F的大小相等，所以我們可以概括地說，太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比，即,寫成等式就是,式中G是比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)；,太陽與行星間引力的方向沿

14、著二者的連線。,F和F的大小相等，所以我們可以概括地說，太陽與行星,30,例1 下列說法正確的是（）,A.關(guān)于天體運動的日心說、地心說都是錯誤的 B.地球是一顆繞太陽運動的行星,C.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行星都繞地球轉(zhuǎn)動,D.太陽是靜止不動的，地球和其他行星都在繞太陽轉(zhuǎn)動,A B,例1 下列說法正確的是（）A B,31,例2 下列說法正確的是（）,A太陽系中的八大行星有一個共同的軌道焦點 B行星的運動方向總是沿著軌道的切線方向,C行星的運動方向總是與它和太陽的連線垂直 D日心說的說法是正確的,AB,例2 下列說法正確的是（）AB,32,例3 某行星繞太陽沿橢圓軌道運行，它的近日點到

15、太陽的距離為r，遠日點到太陽的距離為R，若行星經(jīng)過近日點的速度大小為，求該行星經(jīng)過遠日點時速度大小.,例3 某行星繞太陽沿橢圓軌道運行，它的近日點到太陽的距離,33,例4 人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為月球到地球距離的1/3，已知月球繞地球運行周期是27.3天，則此衛(wèi)星的運行周期約為多少天？,例4 人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為月球,34,設(shè) 想,1、既然是行星與太陽之間的力使得行星不能飛離太陽，那么，地球與太陽之間的吸引力會不會與地球吸引蘋果的力是同一種力呢?,2、即使在最高的建筑物上和最高的山頂上，都不會發(fā)現(xiàn)重力有明顯的減弱，那么，這個力會不會延伸作用到月球

16、上?拉住月球圍繞地球運動？,這個力，與拉著蘋果下落的力，以及地球、眾行星與太陽之間的作用力是否是同一種力，遵循相同的規(guī)律?,設(shè) 想 1、既然是行星與太陽之間的力使得行星不能飛離,35,3 萬有引力定律,3 萬有引力定律,36,月球到地心的距離是地面上物體到地心距離(地球半徑)的60倍。,如果月球受到地球的引力與地面上物體受到的力是同一種力，也就是引力的大小與距離的二次方成反比，那么月球的向心加速度應(yīng)該是地面上物體重力加速度g的1/60,2,。,一 月地檢驗,月球到地心的距離是地面上物體到地心距離(地球半徑)的,37,牛頓根據(jù)月球的周期和軌道半徑，計算了月球圍繞地球做圓周運動的向心加速度為：,a=4,2,r/T,2,=2.7410,-3,m/s,2,。,地球表面的重力加速度g=9.8m/s,2,a=9.8/60,2,=2.2710,-3,m/s,2,.,兩者十分接近，為牛頓的假想提供了有力的事實根據(jù),這就是著名的,月地檢驗,數(shù)據(jù)表明，地面物體所受地球的引力，與月球所受地球的引力，真的是同一種力。,牛頓根據(jù)月球的周期和軌道半徑，計算了月球圍繞地球做圓,38,既然行星與太陽之間、地球與月球之