資源簡介

(共41張PPT)
行星的運動
新課引入
屈原（公元前340年—公元前278年），在《天問》中提出對日月星辰的探究
重走歷史
太陽東升西落
（地球是球體）
星軌的形狀
圍繞地球做
圓周運動
重走歷史
1.地球是球體；
2.地球是靜止不動的，
且處于宇宙的中心；
3.所有日月星辰繞地球做
完美的圓周運動。
古希臘，歐多克斯提出
“地心說”
可以解釋天體的正常運動
重走歷史——“地心說”
行星繞地球做完美的圓周運動
重走歷史——“地心說”
亞里士多德，將同心球理論繼續完善和改進，最終形成一個共包含49個天球的模型，成為了當時希臘天文學的主導思想。
歐多克斯，提出了同心球理論
用多個同心球疊加運動解釋了行星逆行的現象。
不過，隨著觀測數據的積累，人們發現行星運行的軌跡比想象的更加復雜，同時行星的亮度也會發生變化。這是同心球理論難以解釋的。
重走歷史——“地心說”
希臘，托勒密
完善“本輪和均輪”模型
重走歷史——“地心說”
為了能符合越來越精細的觀測數據，“本輪均輪”模型只能不斷的增加輪子，最終這個“輪上輪”的總數到達80多個，行星的運動變得錯綜復雜
重走歷史
“簡單、對稱、統一”是評價物理學理論的最高標準，因此復雜的“本輪均輪”模型難以服眾，行星的運動規律應該更簡潔
伽利略望遠鏡的發明，讓人們對天體運動有了更準確的觀測，更多推翻“地心說”的證據出現了……
重走歷史——“日心說”
伽利略通過望遠鏡觀測到木星周圍有繞其運動的天體
所有日月星辰都圍繞地球轉
重走歷史——“日心說”
哥白尼通過更先進的望遠鏡，觀測發現許多天體的相對位置有較大的變化，只有太陽的位置幾乎不變！
或許太陽
才是宇宙的中心
重走歷史——“日心說”
波蘭，哥白尼提出“日心說”
1.地球是球體；
2.太陽是不動的，且處于宇宙的中心；
3.地球及其他行星都繞太陽做勻速圓周運動，只有月亮環繞地球運行。
重走歷史——“日心說”
重走歷史——“日心說”
前方
前方
后方
近大
近大
遠小
行星逆行現象
行星亮度變化
重走歷史——感悟
地心說 日心說
地球是球體 地球是球體
地球是靜止不動的，且處于宇宙的中心 太陽是不動的，且處于宇宙的中心
所有天體都圍繞地球做完美的圓周運動 地球及其他行星都
繞太陽做勻速圓周運動，只有月亮環繞地球運行。
參考系的選取對研究物體運動的重要性
堅持簡潔對稱統一的“勻速圓周運動”
行星運動的規律——開普勒三定律
四季分布均勻
地球繞太陽做勻速圓周運動，且太陽位于宇宙中心
四季是不等長的
矛盾
行星運動的規律——開普勒三定律
太陽在圓心處，
但地球并非做勻速圓周運動
地球做勻速圓周運動，但太陽不在圓心處
行星運動的規律——開普勒三定律
天才的數學家開普勒，在對火星軌道的70余次計算中始終與第谷的觀測數據存在至少8′的偏差。他開始懷疑“完美的圓周運動”，并在多年嘗試性計算中得到真正的規律。
行星運動的規律——開普勒三定律
開普勒第一定律：（軌道定律）
行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，
太陽處在橢圓的一個焦點上．
什么是橢圓？
行星運動的規律——開普勒三定律
學生活動3：繪制橢圓
行星運動的規律——開普勒三定律
引力場
質量
距離
速率
行星運動的規律——開普勒三定律
這些行星是在做勻速率橢圓運動嗎？
行星運動的規律——開普勒三定律
逐幀追蹤
行星運動的規律——開普勒三定律
近日點的速率＞遠日點的速率
行星運動的規律——開普勒三定律
這些扇形的面積大小有著怎樣的關系呢？
行星運動的規律——開普勒三定律
面積會不會
相等呢？
行星運動的規律——開普勒三定律
轉化法的思想
不好計算的面積→方便測量的質量
行星運動的規律——開普勒三定律
四塊扇形質量幾乎相等→面積相等！
行星運動的規律——開普勒三定律
開普勒第二定律：對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。
行星運動的規律——開普勒三定律
行星的運動周期可能與哪些因素有關呢？
行星運動的規律——開普勒三定律
行星的運動周期T與行星本身質量m無關
行星運動的規律——開普勒三定律
行星的運動周期T可能與行星軌道半長軸an存在線性關系
行星運動的規律——開普勒三定律
行星的運動周期T與行星軌道半長軸a2
不是線性關系關系
行星運動的規律——開普勒三定律
究竟行星的運動周期T與行星軌道半長軸a？成線性關系呢？
行星運動的規律——開普勒三定律
行星運動的規律——開普勒三定律
開普勒第三定律：所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比都相等
行星運動的規律——開普勒三定律
K是與中心天體的質量有關的常數，不是定值
行星運動的規律——開普勒三定律
1.行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，
太陽處在橢圓的一個焦點上．
3.所有行星軌道的半長軸的三次方跟其公轉周期的二次方的比都相等
2.對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。（v近日點＞v遠日點）
近似處理
天文臺實際測繪的行星軌跡非常接近于圓，我們將橢圓軌道簡化成圓軌道。
近似處理
1.行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，
太陽處在橢圓的一個焦點上．
3.所有行星軌道的半長軸的三次方跟其公轉周期的二次方的比都相等
2.對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。（v近日點＞v遠日點）
1.行星繞太陽運動的軌道都是圓，
太陽處在圓的圓心上．
2.行星繞太陽做勻速圓周運動
3.所有行星繞太陽運動的r3:T2=k
感謝觀看！

展開更多......

收起↑