行星的运动课件

第六章万有引力与航天第1节行星的运动2014年3月23日1、地心说代表人物：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。科学的足迹托勒密观点：太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。2、日心说代表人物：哥白尼观点：3、日心说的进一步完善(1)天才观察者：第谷·布拉赫把天体位置测量的误差由10/减少到2/第谷（丹麦）(2)开普勒：真理超出希望开普勒行星运动三定律[探究1]行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？地球圆？年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬两季比春夏两季时间短春92天夏94天秋89天冬90天第谷（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……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，得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。所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒行星运动规律焦点太阳焦点●开普勒第一定律：椭圆的画法：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。远处速度慢近处速度快开普勒第二定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。表达式：a3T2=k半长轴行星绕太阳公转的周期开普勒第三定律：探究2：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天王星286930686海王星449560188同步卫星0.04241月球0.384427.322冥王星不再是行星在捷克首都布拉格举行的国际天文学联合会大会就有关行星新定义的决议草案进行表决。天文学家在会上表决通过了五号方案，冥王星降级了，不再被认为是行星了！。冥王星被定义为“矮行星”，“矮行星”不是行星，冥王星与行星地位无缘。结论k值与中心天体有关，而与环绕天体无关实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？表达式：r3T2=k半径行星绕太阳公转的周期1、多数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（或线速度大小）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。习题课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D2、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。RrAB23)1(82RrTt3.关于开普勒行星运动的公式，以下说法正确的是（）A.k是一个与行星无关的常数B.不同星球的行星，k值可能不同C.T表示行星运动的自转周期D.T表示行星运动的公转周期ABD4.由于多数行星的运动轨迹接近圆，开谱勒行星运动规律在中学阶段可以近似处理，其中包括：A行星做匀速圆周运动B太阳处于圆周的中心C中的R即为圆周的半径D所有行星的周期都和地球公转的周期相同ABC5.一探空火箭未打中目标而进入绕太阳的近似圆形轨道运行，轨道半径是地球绕太阳公转半径的９倍，则探空火箭绕太阳公转周期为_________年276.两颗行星的质量分别为m1和m2,，它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为R1和R2,如果m1=2m2,R1=4R2。求它们的运行周期之比T1:T2。8：17.某行星沿椭圆轨道运行，远日点A离太阳距离为a，近日点B离太阳距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为（）A.B.C.D.vaabvbvabavbvabavbvaabvbOabAA’B’BC8.月球绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运动周期约为27天，应用开普勒运动定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起运动，就像停留在天空中不动一样？（R地=6400km）36288km9.地球公转轨道接近圆，彗星轨道是非常扁的椭圆。哈雷彗星半长轴是地球公转半径的18倍，最近出现的时间是1986年，请你算出哈雷彗星下次出现的大约年份。2062年10.下表是土星的卫星----土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数，则两卫星相比较，下列判断正确的是（）A.土卫五的公转周期较小B.土卫六的转动角速度较大C.土卫六的向心加速度小D.土卫五的公转速度较大卫星距土星距离/km半径/km土卫五527000765土卫六12220002575ACD直线复习题：1、一质点由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为a1,经时间t后开始做加速度为a2的匀减速直线运动，再经过t时间恰好回到出发点，则a1:a2=()2、沿平直公路做匀加速直线运动的汽车连续通过三根线杆，通过两相邻线杆之间所用时间分别是3s和2s，已知线杆间距为60m，求汽车的加速度和通过各线杆时的速度。1:3a=4/s2v1=14m/sv2=26m/sv3=34m/s第2节太阳与行星间的引力馨园2012.4.1复习开普勒行星运动定律第一定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。即kTa23k值与中心天体有关，而与环绕天体无关什么力来维持行星绕太阳的运动呢？科学的足迹1、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。2、开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。3、笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。4、胡克、哈雷等:受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。5、牛顿：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。一、太阳对行星的引力1、设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力太阳对行星的引力来提供rvF2mTrv2224TmrFkTr23224rmkF2rmF太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。二、行星对太阳的引力根据牛顿第三定律，行星对太阳引力F`应满足2,rMFFF`行星太阳三、太阳与行星间的引力2rMmF2rMmGF概括起来有G比例系数，与太阳、行星的质量无关则太阳与行星间的引力大小为方向：沿着太阳和行星的连线小结2rmF1、太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与太阳到行星间的距离r的二次方成反比2、行星对太阳的引力：与太阳的质量M成正比，与行星到太阳的距离r的二次方成反比3、太阳与行星间的引力：与太阳的质量M、行星的质量m成正比，与两者距离的二次方成反比（1）G是比例系数，与行星、太阳均无关（2）引力的方向沿太阳和行星的连线2rMmGF2′rMF第三节万有引力定律太阳系九大行星是靠万有引力提供向心力而围绕太阳转动☼太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统，它的最大范围约可延伸到1光年以外。太阳系的主要成员有：太阳（恒星）、八大行星（包括地球）、无数小行星、众多卫星（包括月亮），还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。在太阳系中，太阳的质量占太阳系总质量的99.8%，其它天体的总和不到太阳的0.2%。1、万有引力定律：定律理解一（1）内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.221rmmGF（2）公式：（3）各物理量的含义及单位：m1、m2：为两物体质量，单位：kgr：两个具体物体相距很远，物体可以视为质点，如果是形状规则的均匀物体，r为它们的几何中心间的距离。单位：mG为万有引力常量，，单位为：N·㎡/kg2-11106.67G（4）万有引力定律公式适用条件：适用于两个质点或者两个均匀球体之间的相互作用。（5）在日常生活中，人与人之间或人与物体间，为什么对这种作用没有任何感觉呢？假如两个同学的质量都是60kg，他们相距1米，问他们之间的万有引力是多少？NNrmmGF7211221104.2160601067.6这是因为一般物体的质量与星球的质量相比小的多，所以它们之间的引力太小了，所以我们不易感觉到。（6）扩展思路：如果重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600，因为月心到地心的距离是地球半径的60倍。请同学们计算月球的向心加速度，证明结果是否正确。如果我们已知地球质量为6.0×1024kg.地球半径为6.4×106m，地球到月球距离是地球半径的60倍，请同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？天月球公转周期27T,/10,1022smg2322m/s102.84Tra23m/s102.83600ga（7）万有引力定律发现的重要意义：万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响.它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来。在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物.课堂练习1、行星绕太阳做圆周运动的向心力是由______________来提供的。2、行星绕太阳运动的轨道实际上是______________,而通常情况下我们可以认为轨道是____________。太阳对行星的吸引力椭圆圆3、要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是()A.使两物体的质量各减小一半，距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4ABC4、火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9；那么地球表面50kg的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的____________倍.2.25第四节万有引力理论的成就学习目标1、了解万有引力定律在天文学上的应用2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度3、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法秤量地球的重量不考虑地球自转的影响2rMmGmgM是地球质量，r是物体距地心的距离，即地球半径RGgRGgrM22例1、设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，试估算地球的质量。24106111067.62)6104.6(8.92GgRM确定地球的密度ρ把地球看成质量均匀分布的球体，则由GgRM2334RvvM得：RGg43☼计算天体的质量1.环绕法：对于有行星的中心天体，可认为行星（或卫星）绕中心天体做匀速圆周运动，中心天体对行星的万有引力提供向心力即：mvTmrmrrmvrMmGF222224从而推导出天体