课件1：7.1 行星的运动

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运动。
关于天体运动的两种对立观点 地心说：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳和月亮 以及其他行星绕地球转动。代表人物：托勒密。 日心说：太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他 行星都绕太阳做匀速圆周运动。代表人物：哥白尼。 “日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动， 但这两种学说都不完善，因为太阳、地球等天体都是运动 的。
第七章 万有引力与宇宙航行
1.行星的运动
不同行星都在各自的轨道上绕 太阳运行，行星运行的轨道有 怎样的特点？行星绕太阳运行 的周期与距离太阳的远近是否 存在某种关系？
炫 目 的 星 云
漂亮的流星
奇 妙 的 撞 击
火 红 的 太 阳
一、古代天体运动学说 1、亚里士多德 ——地心说 古希腊的哲学家，百科全书式的人物 。 首创“地心说”，宇宙的运动是由上帝推动的.
实际上，行 星的轨道与 圆十分接近， 在中学阶段 的研究中我 们可按圆轨 道处理。
中学里的近似处理
中学里的近似处理
1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心. 2.行星绕太阳做匀速圆周运动. 3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二 次方的比值都相等，即
r3 k T2
或 r13 T12
SAB
B
A
对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的 时间内扫过相等的面积
D
C
E
SCD
SEK
K
SAB
B
A
问题：行星的速度是匀速的么？哪里速度最大？哪里最小？
近日点速度大于远日点速度
开 普 勒 第 三 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.
公式：
a3
T2 k
a
1. a 指椭圆轨道的半长轴，T指行星运动的周期. 2. k 是一个常数，对于绕同一中心天体运动的行 星来说，k的大小与行星无关，只与中心天体有关.
r23 T2 2
中学里的近似处理
①行星绕太阳运动都符合。
例：对于地球和木星，就有
R地 3 T地 2
R木 3 T木 2
k
木星的公转周期是长于一年，还是短于一年？木星公转周期长于一年
②对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动规律：R3 K '
T2
27:1
问题：地球的2颗人造卫星，轨道半径之比是9:1，周期之比是多少？
(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 行星运动三大定律.
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.
托勒密提出的以地球为中心的天文学模型被欧洲中 世纪的教会统治所利用，并成为教会的理论基础， 禁锢了人们的思想和科学发展。 托勒密并不是宗教神学的代表，而是一位知识渊博的 天文学家，他以观察为依据，不断修正地心说，使得 其它星体运动的描述非常繁琐、复杂。
古人是如何看待托勒密和他的地心说的？ 尽管托勒密所构建的天文模型并不符合宇宙的实际 结构，但由于托勒密的不懈努力和不断修改，使得 地心说可以比较完美地解释当时观测到的行星的运 动情况，并取得了航海上的实用价值，从而被人们 广为信奉。
4、哥白尼 ——日心说 哥白尼受毕达哥拉斯“宇宙是和谐的，可以用简单数 学关系表达宇宙规律”的思想和柏拉图哲学思想影响， 使他认为宇宙应当以太阳为中心，并且具有简单数学 规律。 哥白尼40岁时重新提出“日心说”，并经过20年时间 重新建立了符合简洁与和谐原则的日心模型，达到了 与托勒密地心模型相当的精度。
3、托勒密 ——地心说
全面继承了亚里士多德的地心说，并利用前人积累和 他自己长期观测得到的数据，写成了8卷本的《伟大论》。 他认为，人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。各 行星都绕着一个较小的圆周上运动，而每个圆的圆心则 在以地球为中心的圆周上运动。
托 勒 密
地心说：地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行 星围绕地球运动.
③对于不是绕同一天体运动的天体，上面规律不成立，如卫星与行
星，则：
开普勒行星运动定律的意义：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。
T谢谢观看
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开 普 勒 第 一 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.
B1
A1
O1
O
O2
A2
B2
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
若tAB= tCD = tEK ，则SAB= SCD = SEK
勒 第E
D C
SCD
二
SEK
定
律
Kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、阿里斯塔克 ——日心说 古希腊的天文学家、数学家 （1）太阳与固定的恒星不会运动。 （2）地球绕太阳运行。 （3）地球的轨道为圆形。 （4）太阳位于该圆的中心。
阿里斯塔克的观点在当时并不被大家所承认： （1）因为他的观点太超前、太先进了，人们认识不到； （2）他的观点由于触犯了宗教神学而遭到了遗弃； （3）亚里士多德的影响。