1、第六章 万有引力与航天 第一节 行星的运动 第一节 行星的运动 三维教学目标 1、知识与技能 （1）知道地心说和日心说的基本内容；（2）知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；（3）知道所有行星的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，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关；（4）理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。2、过程与方法：过托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、开普勒等几位科学家对行星 运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。3、情感、态度与价值观 （1）澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人
2、类认识自然规律的科学方法。（2）感悟科学是人类进步不竭的动力。教学重点 理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。教学难点 对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识。教学方法 探究、讲授、讨论、练习 教具准备 挂图、多媒体课件 多媒体演示：天体运动的图片浏览金星金星表面木星木星表面木星大气木卫1木卫2水星水星表面火星火星表面火星的卫星火星日出土 星太阳星星行星的运动PLANETARY MOTION_ 在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异
3、的天体，如太阳、月亮、夜空中闪烁的星星吸引了人们的注意，智慧的头脑开始探索天体运动的奥秘，它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束？经过不懈的努力，科学家们对它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况。关于天体的运动，历史上有过不同的看法。中国古代天文学观我国古代人民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆盖在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方”说。东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。我们知道地球绕着太阳转，月亮绕着地球转。那么大家有
4、没有想过在宇宙中究竟是以太阳为中心呢还是以地球为中心呢？又或者两者都不是，星体是不是还有着更为复杂的运动呢？在古代，人们对于天体的运动存在着“地心说”和“日心说”两种对立的看法。一、两种学说1、地心说。2、日心说。1、地心说(Geocentric Universe)地心说认为：地球位于宇宙的中心。太阳、月亮和行星都在一些以地球为中心的同心球壳中运行。地球地心说(Geocentric Universe)地心说代表人：托 勒 密（古希腊）每个行星都绕着圆运动，这个圆叫做“本轮”。而本轮的圆心又环绕着地球沿着一个叫做均轮的大圆运动。地球不在均轮的中心，而偏开一定的距离。所有行星每天绕地球转动一周。地
5、心说(Geocentric Universe)本轮均轮地球O.O2、日心说(Solarcentric Universe)日心说代表人：哥 白 尼16世纪，波兰天文学家哥白尼根据天文观测的大量资料经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心体系”宇宙图景。日心说认为：宇宙的中心是太阳。行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行。由于地球的自转，我们看到了太阳、月亮和众星每天由东向西的运动。哥白尼的天体运行论及其使用过的观测、计算仪器复制品日心说(Solarcentric Universe)日心说(Solarcentric Universe)哥白尼的日心说“日心说”战胜了“地心说”，最终
6、真理战胜了谬误请同学们阅读第30页人类对行星运动规律的认识交流讨论，找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说的成功之处地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了第谷的天文学观测第谷（丹麦伟大的天文学家）第 谷 星第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。在他以前,人们测量天体位置的误差大约是10,第谷通过连续年对行星的观察，把这个不确定性减小到2。他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为“星学之王”，并把天上的一颗恒星命
7、名为“第谷星”。开普勒出身贫寒，4岁时患天花损坏了视力，一只手落下残疾。他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8 的角度偏差。开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，猜想行星的运动并非匀速圆周运动。人们长期以来视为真理的观念第一次受到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三个定律。他也获得了“天空立法者”的光荣称号。开 普 勒开普勒-天空立法者做一做用图钉和细绳画椭圆可以用一条细绳和两图钉来画椭圆如图所示，把白纸镐在木板上，然后按上图钉把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态铅笔在纸上画出的轨迹
8、就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距寓之和有什么关系?二、开普勒行星运动定律 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，太阳处在椭圆的一个焦点上。焦点2.开普勒第二定律：（面积定律）太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。S1S2S1 S2=若tAB=tCD=tEK，则sAB=sCD=sEKSEKABCDEKSABSCD近日点远日点可见，行星在远日点的速率最小，在近日点的速率最大开普勒第三定律（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 kTa23 aFF地球比值k
9、是与行星无关而只与太阳有关的恒量 需要注意：（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值 k 是由行星质量所决定的另一恒量（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的三、记住一些天体运动的周期。1、地球绕太阳的周期：T=1年（约365天）2、月亮绕地球的周期:T=1个月3、地球的自转周期：24小时4、地球同步卫星的周期：24小时。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
10、运动时太阳位于行星轨道的中心处。C、离太阳越近的行星运动周期越长。D、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。D四、应用举例2、某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3，则此卫星运行的周期大约是（）A、14d之间B、48d之间C、816d之间D、1620d之间B3、月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天。应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多少高度，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样亚里士多德提出地心说托勒密完善地心说开普勒发现了行星运动定律第谷测量了精确的数据哥白尼提出日心说五、小结六、布置作业教材P36问题与练习第1、2、3、4题。