6-1行星的运动

第六章万有引力与航天物之理多媒体工作室托勒密地心说地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕地球做圆周运动。行星的运动的认识：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做圆周运动。哥白尼行星的运动的认识：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分的误差→←否定19种假设↓↓行星轨道为椭圆若是匀速圆周运动……为什么“地心说”能占领较长的统治时间？“地心说”占领统治地位的时间较长，原因是由于它比较符合人们的日常经验点。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做一做用图钉和细绳画椭圆半短轴b焦距c地球假设轨迹圆,建立空间图景如图所示,可以得到结论:秋冬和春夏两季时间相等★课外拓展探究:从季节变化探究行星绕太阳运动轨迹是椭圆.年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21.实际情况:秋冬(179天)两季比春夏(186天)两季时间短春92天夏94天秋89天冬90天.假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点可知:在秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。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（2）对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积（开普勒第二定律）用公式表示为：SAB=SCD=SEK由此可见：行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大。太阳远日点a近日点bt1t4t3t2某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时的速率为()A．vb＝bavaB．vb＝abvaC．vb＝abvaD．vb＝bava太阳远日点a近日点bt1t4t3t2某行星围绕太阳做椭圆运动，如果不知太阳的位置，但经观测行星在由A到B的过程中，运行速度在变小，图中F1、F2是椭圆的两个焦点，则太阳处在何位置？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（3）所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等（开普勒第三定律）地球·太阳R数学表达式：T2a3=Ka是椭圆轨道的半长轴T是行星绕太阳公转的周期K是与行星无关的常量。探究行星半长轴(x106km)公转周期(天)K值水星5787.973.36×1018金星1082253.35×1018地球1493653.31×1018火星2286873.36×1018木星7784333土星142610759同步卫星0.042411.02×1013月球0.384427.322结论:k值与中心天体有关，而与环绕天体无关高中阶段对行星运动的近似化研究：①行星绕太阳轨道十分接近圆，太阳处在圆心。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跟它的公转周期的二次方的比值都相等。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23T2R3=K[精典示例][例1]关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是()A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B．行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处C．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大D．离太阳越近的行星运动周期越短答案D[精典示例][例2]某宇宙飞船进入一个围绕太阳运行的近似圆形轨道，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运动的周期是多少年？答案27年[针对训练2]行星的运动可看作匀速圆周运动，则行星绕太阳运动的轨道半径R的三次方与周期T的平方的比值为常量，即＝k，下列说法正确的是()R3T2A．公式＝k只适用于围绕太阳运行的行星B．围绕同一星球运行的行星或卫星，k值不相等C．k值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系D．k值仅由被环绕星球的质量决定R3T2例、哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？提供数据：（1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆；（2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半径R2的18倍。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）[课堂训练]1．下列说法正确的是……………()A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的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,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、太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道地球与太阳之间平均距离约为1.5亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为()水星金星地球火星木星土星公转T(年)0.2410.6151.01.8811.8629.5A.1.2亿千米B．2.3亿千米C．4.6亿千米D．6.9亿千米答案：B5、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。6、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。22:122:1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？7、神舟六号沿半径为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，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为R，求飞船由A点到B点所需的时间。RR0AB8、神舟七号飞船在地球上空300～700km的高度绕地球飞行，绕地球飞行一周的时间为90min左右，这样，航天飞机里翟志刚、刘伯明、景海鹏三名宇航员，24h内可以见到日落日出的次数应为()A．0.38B．1C．2.7D．16