第1節(jié)行星的運(yùn)動第七章萬有引力與宇宙航行同學(xué)們，2020年是中國航天的超級2020，這些高光時刻值得銘記。1.6月23日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第55顆衛(wèi)星,北斗系統(tǒng)終于完成全部組網(wǎng)星座發(fā)射任務(wù)，正式建成！2.7月23日，天問一號搭乘長征五號遙四火箭成功升空，開啟前往火星數(shù)億千米的旅程。3.11月24日嫦娥五號發(fā)射成功，挑戰(zhàn)月球采樣返回。同學(xué)們，你們知道人類最開始認(rèn)識宇宙的方法是什么嗎，東西方觀測與發(fā)展有什么不一樣嗎？1.知道地心說和日心說的內(nèi)容及爭論的焦點(diǎn)。2.明確開普勒三大定律,能應(yīng)用三定律分析問題。3.理解人們對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程是漫長而復(fù)雜的，真理是來之不易的。知識點(diǎn)一：地心說和日心說人類初步探索宇宙的方法：看天中國西方高山圍起了大地，而天空則高懸在高山之上。每天太陽橫穿過天空，然后潛入地下隧道，到了第二天，再從東方升起。繼續(xù)觀察中國陰陽歷二十八星宿西方埃及歷法二十八星宿“看天”在中國，雖然人們很早就進(jìn)行了天星觀測并取得了非凡的成就，但是由于封建集權(quán)的限制，沒有形成系統(tǒng)的研究。而西方，在亞里士多德提出球星大地的基礎(chǔ)上進(jìn)入了宇宙模型建立的階段。代表人物：托勒密地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運(yùn)動。地心說代表人物：哥白尼太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽運(yùn)動。日心說“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運(yùn)動，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。其后，許多天文學(xué)家對天體運(yùn)動進(jìn)行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運(yùn)動理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進(jìn)行的。“日心說”是怎樣戰(zhàn)勝“地心說”的呢？

第谷是“日心說”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學(xué)功臣。哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)的測量，大大提高了測量的精確程度。在第谷之前，人們測量天體位置的誤差大約是10’，第谷把這個不確定性減小到2’。得出行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的模型。第谷（1546-1601）

德國的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測資料及數(shù)據(jù)，他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8’，而當(dāng)時第谷公認(rèn)的誤差為2’。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計算出行星繞太陽運(yùn)動的軌跡為橢圓，并總結(jié)為行星運(yùn)動三大定律。知識點(diǎn)二：開普勒定律1.開普勒第一定律（軌道定律）所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點(diǎn)上。說明：（1）太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點(diǎn)處。（2）不同行星軌道不同，但所有軌道的焦點(diǎn)重合。做一做繪制橢圓實(shí)驗(yàn)器材：細(xì)繩、圖釘、白紙、木板。實(shí)驗(yàn)步驟（1）把白紙鋪在木板上，然后按上圖釘。（2）把細(xì)繩的兩端系在圖釘上。（3）用一支鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動，使繩始終保持張緊狀態(tài)。（4）畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫作橢圓的焦點(diǎn)。焦點(diǎn)半長軸a細(xì)繩焦點(diǎn)O思考：保持繩長不變，當(dāng)兩焦點(diǎn)不斷靠近時，橢圓形狀如何變化？焦點(diǎn)重合時，半長軸轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁矗慨?dāng)兩焦點(diǎn)不斷靠近時橢圓形狀逐漸趨近于圓，焦點(diǎn)重合時，半長軸轉(zhuǎn)變圓的半徑。2.開普勒第二定律(面積定律）對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。說明：行星在近日點(diǎn)速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)速率。你認(rèn)為春夏兩季的時間長還是秋冬兩季的時間長？春夏兩季（186天）比秋冬兩季（179天）要長。3.開普勒第三定律（周期定律）（1）內(nèi)容：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。F2F1地球半長軸aa3T2=k若用a代表橢圓軌道的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期，開普勒第三定律（2）比值k是與行星無關(guān)而只與圍繞的中心天體的質(zhì)量有關(guān)的常量所以比值k

是一個對所有行星都相同的常量。行星/衛(wèi)星半長軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步衛(wèi)星0.042413.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013(3)開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環(huán)繞系統(tǒng)，不同的環(huán)繞系統(tǒng)，k值不同。(4)k值與環(huán)繞天體無關(guān)，由中心天體決定。（1）行星繞太陽運(yùn)動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心。（2）對某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動。（3）所有行星軌道半徑r的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值都相等，即r3/T2

＝k。4.開普勒三定律近似處理1.關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動,下列說法中正確的是(

)A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動

B.行星繞太陽運(yùn)動時,太陽位于行星軌道的中心處

C.離太陽越近的行星運(yùn)動周期越長

D.所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等D

B3.下列關(guān)于天體運(yùn)動說法正確的是(

)A.地球是宇宙的中心,太陽、月亮及其他行星都繞地球運(yùn)動

B.太陽是宇宙的中心,所有天體都繞太陽運(yùn)動

C.太陽是靜止不動的,地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動

D.“地心說”和“日心說”現(xiàn)在看來都是不正確的D一、地