开普勒三定律课件

第六章万有引力与航天凤冈一中陈廷之浩瀚的宇宙八大行星围绕太阳的运动日地月运动空间站神州五号载人飞船发射运行嫦娥一号发射全过程中国航天英雄:中国航天事业幕后英雄代表:自然现象猜想一下，是太阳绕地球转呢，还是地球绕太阳转呢？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？伽利略受到宗教裁判所的审判二、开普勒三定律(一)、建立过程(一)、开普勒三定律建立过程•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？第谷（丹麦）开普勒（德国）四年多的刻苦计算↓二十年的精心观测↓8′的偏差否定19种假设↓750多颗星的观测记录几千个数据误差仅为2′？行星轨道是椭圆的怎么回事……..进行了70多次尝试……二、开普勒三定律(一)、建立过程(二)、内容和物理意义做一做用图钉和细绳画椭圆半短轴b焦距c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开普勒行星运动定律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K=a3/T2(1024km3/年2）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57.90.24111.90.206金星108.20.6150.760.007地球149.61.002.50.017火星227.91.8821.20.093木星778.311.8637.30.048土星1427.029.4679.90.056天王星2882.384.0135.40.047海王星4523.9164.836.20.008八大行星轨道数据表3.343.353.353.353.353.353.353.35看一看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开普勒行星运动定律kTa23行星或卫星中心体半长轴(x106km)公转周期(天)K值水星太阳5787.973.36×1018金星1082253.35×1018火星2286873.36×1018同步卫星地球0.042411.02×1013月球0.384427.3221.02×1013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:-----------R3/T2=k小结（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）做了再做让焦点逐渐靠近O点，请再画两个椭圆八大行星轨道数据表看一看行星轨道半长轴a(106km)公转周期T(年）焦距c(106km)轨道离心率(e=c/a)水星57.90.24111.90.206金星108.20.6150.760.007地球149.61.002.50.017火星227.91.8821.20.093木星778.311.8637.30.048土星1427.029.4679.90.056天王星2882.384.0135.40.047海王星4523.9164.836.20.008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。kTa23二、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(三)、行星运动定律建立过程中所蕴含的科学精神和科学方法：•材料：•“第谷20年一直观测火星，在他以前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’。为哥白尼的学说提供了关健性支持。”“开普勒七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8’的角度偏差”，“对第谷的数据的精确性深信不疑……这不容忽视的8’也许正是因为行星并非做完美的匀速圆周运动”。•“第谷与开普勒的美妙组合。”•“布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场。”•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。(三)、行星运动定律建立过程中所蕴含的科学精神和科学方法：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:-----------R3/T2=k小结（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）１、在古代,人们对天体的运动存在着“地心说”和“日心说”两种对立的看法,“地心说”认为_____是宇宙的中心,是静止不动的;“日心说”认为______是静止不动的;这两种认识都是______(正确或错误)的地球太阳错误练习:2、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AB3、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BD4、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。5、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。22:122:16、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C7、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.53231RR8、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？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？