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1、第六章第六章 萬有引力與航空萬有引力與航空嫦娥一號繞月飛行：中國航天英雄:中國航天事業(yè)幕后英雄代表中國航天事業(yè)幕后英雄代表: :第第六六章章 萬有引力與航空萬有引力與航空一、探究 “地心說”與“日心說”: 1 1、古代人們對天體運動主要有哪些看法、古代人們對天體運動主要有哪些看法？ 2 2、“地心說地心說”的基本觀點是什么？的基本觀點是什么？ 3 3、“日心說日心說”的基本觀點是什么？的基本觀點是什么？ 4 4、“日心說日心說”為什么能戰(zhàn)勝為什么能戰(zhàn)勝“地心說地心說”？ 試舉例說明試舉例說明。 5 5、“日心說日心說”的觀點是否絕對正確的觀點是否絕對正確？ 托托 勒勒 密密 地球是宇宙的中心地
2、球是宇宙的中心, ,并且靜止不并且靜止不動動, ,一切行星圍繞地球做圓周運動一切行星圍繞地球做圓周運動行星的運動的認識：行星的運動的認識： 太陽是宇宙的中心太陽是宇宙的中心, ,并且靜止不動并且靜止不動, ,一切行星都圍繞太陽做圓周運動。一切行星都圍繞太陽做圓周運動。哥白尼哥白尼行星的運動的認識：行星的運動的認識：“日心說日心說”也并不是絕對正確的：也并不是絕對正確的： “日心說日心說”也并不是絕對正確的，因為也并不是絕對正確的，因為太陽只是太陽系的一個中心天體，而太太陽只是太陽系的一個中心天體，而太陽系只是宇宙中眾多星系之一，所以太陽系只是宇宙中眾多星系之一，所以太陽并不是宇宙的中心，也不是
3、靜止不動陽并不是宇宙的中心，也不是靜止不動的。的。“日心說日心說”，只是比，只是比“地心說地心說”更準確更準確一些罷了。一些罷了。 “地心說地心說”占領統(tǒng)治地位的時間較占領統(tǒng)治地位的時間較長，原因是由于它比較符合人們的日長，原因是由于它比較符合人們的日常經(jīng)驗，如：太陽從東邊升起，從西常經(jīng)驗，如：太陽從東邊升起，從西邊落下。同時它也符合當時在政治上邊落下。同時它也符合當時在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學觀點。占統(tǒng)治地位的宗教神學觀點。為什么為什么“地心說地心說”能占領較長的統(tǒng)治時間能占領較長的統(tǒng)治時間？ “ “日心說日心說”所以能夠戰(zhàn)勝所以能夠戰(zhàn)勝“地心說地心說”是因為是因為好多好多“地心說地心說”
4、不能解釋的現(xiàn)象不能解釋的現(xiàn)象“日心說日心說”則能則能說明，就是說說明，就是說“日心說日心說”比比“地心說地心說”更科學、更科學、更接近事實。例如：若地球不運動，晝夜交替是更接近事實。例如：若地球不運動，晝夜交替是太陽繞地球運動形成的，那么每天的情況就應是太陽繞地球運動形成的，那么每天的情況就應是相同，事實上，每天白天的長短不同，冷暖不同，相同，事實上，每天白天的長短不同，冷暖不同，而而“日心說日心說”則能說明這種情況；白晝是地球自則能說明這種情況；白晝是地球自轉形成的，而四季是地球繞太陽公轉形成的。轉形成的，而四季是地球繞太陽公轉形成的。真理最終戰(zhàn)勝了謬誤：真理最終戰(zhàn)勝了謬誤：二、探究開普勒行
5、星運動定律建立的過程 1、古人認為天體做什么運動古人認為天體做什么運動？ 2、開普勒的導師是誰，他認為天體做什么樣的運動？、開普勒的導師是誰，他認為天體做什么樣的運動？ 3、開普勒開始認為天體做何、開普勒開始認為天體做何運動運動？ 4、開普勒最后研究的結論是什么？、開普勒最后研究的結論是什么？三、探究開普勒行星運動定律的內容和物理意義.古人認為天體運動古人認為天體運動形式：形式： 古人把天體的運動看得十分神圣，古人把天體的運動看得十分神圣，他們認為天體運動不同于地面物體的他們認為天體運動不同于地面物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動。勻速圓周運動。
6、 開普勒的導師是丹麥偉大的開普勒的導師是丹麥偉大的天文學家第谷，他對天體運動的天文學家第谷，他對天體運動的看法與其他古人一樣，也認為天看法與其他古人一樣，也認為天體在做勻速圓周運動。體在做勻速圓周運動。 開普勒開始受世俗及導師的開普勒開始受世俗及導師的影響，也認為天體在做勻速圓周影響，也認為天體在做勻速圓周運動。運動。第 谷（丹麥）開普勒（德國）四年多的刻苦計算四年多的刻苦計算二十年的精心觀測二十年的精心觀測8分的誤差分的誤差 否定否定19 種假設種假設行星軌道為橢圓行星軌道為橢圓若是勻速圓若是勻速圓周運動周運動 假設地球繞太陽的運動是一個橢假設地球繞太陽的運動是一個橢圓運動圓運動,太陽在焦點
7、上太陽在焦點上,根據(jù)曲線運動的根據(jù)曲線運動的特點，得在秋分到冬至再到春分的時特點，得在秋分到冬至再到春分的時間比從春分到夏至再到秋分的時間短，間比從春分到夏至再到秋分的時間短，所以秋冬兩季比春夏兩季要短。所以秋冬兩季比春夏兩季要短。開普勒開普勒開普勒第一定律開普勒第一定律開普勒行星運動定律開普勒行星運動定律軌道定律軌道定律探究橢圓軌道特征：探究橢圓軌道特征：橢圓動畫圖釘圖釘圖釘圖釘F1F2PO做一做：做一做：開普勒開普勒開普勒第二定律開普勒第二定律 對于每一個行星而言，太陽和行星的對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內掃過相等的面積連線在相等的時間內掃過相等的面積開普勒行星運動定律
8、開普勒行星運動定律面積定律面積定律離太陽近時速度快，離太陽遠時速度慢離太陽近時速度快，離太陽遠時速度慢行星運行的速度變化有什么規(guī)律呢?開普勒開普勒開普勒第三定律開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方所有行星的軌道的半長軸的三次方跟跟公轉公轉周期的二次方的比值都相等周期的二次方的比值都相等開普勒行星運動定律開普勒行星運動定律周期定律周期定律行星行星或衛(wèi)星或衛(wèi)星中心體中心體半長軸半長軸(x106km)公轉周期公轉周期(天天)K值值水星水星太陽太陽5787.973.361018金星金星1082253.351018火星火星2286873.361018同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星地球地球0.042411.02
9、1013月球月球0.384427.3221.021013探究探究K值的決定因素：值的決定因素：結論結論: k值與中心天體有關，而與環(huán)繞天體無關值與中心天體有關，而與環(huán)繞天體無關.高中階段對行星運動的近似化研究：高中階段對行星運動的近似化研究：雖然，行星的運動是橢圓軌道，運動速度大小不雖然，行星的運動是橢圓軌道，運動速度大小不斷的變化，但實際上，多數(shù)大行星的軌道與圓十分接斷的變化，但實際上，多數(shù)大行星的軌道與圓十分接近，所以在中學階段的研究中能夠按圓處理，所以近，所以在中學階段的研究中能夠按圓處理，所以多數(shù)大行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太多數(shù)大行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心。陽
10、處在圓心。對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（線速度）大小不變，即行星做勻速圓周運動。度（線速度）大小不變，即行星做勻速圓周運動。所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等。二次方的比值都相等?？傮w來說，就是把行星的運動看作為勻速圓周運總體來說，就是把行星的運動看作為勻速圓周運動處理，對應的半長軸即為圓的半徑。動處理，對應的半長軸即為圓的半徑。R 3/ T2 =k需要注意：需要注意：（1）開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，只）開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，只不過此時比值不過此
11、時比值 k 是由行星質量所決定的另一恒量是由行星質量所決定的另一恒量 （2）行星的軌道都跟圓近似，因此計算時可以認為行）行星的軌道都跟圓近似，因此計算時可以認為行星是做勻速圓周運動星是做勻速圓周運動（3）開普勒定律是總結行星運動的觀察結果而總結歸）開普勒定律是總結行星運動的觀察結果而總結歸納出來的規(guī)律，它們每一條都是經(jīng)驗定律，都是從觀納出來的規(guī)律，它們每一條都是經(jīng)驗定律，都是從觀察行星運動所取得的資料中總結出來的察行星運動所取得的資料中總結出來的例例1 1：有兩個行星，它們繞太陽運轉的軌道有兩個行星，它們繞太陽運轉的軌道半徑之比是半徑之比是1 1：2 2，則它們繞太陽運轉的周期，則它們繞太陽運
12、轉的周期之比為之比為 。例例2 2：有兩個人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運有兩個人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運轉的軌道半徑之比是轉的軌道半徑之比是1 1：2 2，則它們繞地球運，則它們繞地球運轉的周期之比為轉的周期之比為 。22:1運用開普勒定律解決問題：運用開普勒定律解決問題：22:1 例例3:3: 某行星繞太陽沿橢圓軌道運行，它的近日點某行星繞太陽沿橢圓軌道運行，它的近日點A到太到太陽的距離為陽的距離為r，遠日點，遠日點B到太陽的距離為到太陽的距離為R。若行星經(jīng)過近日。若行星經(jīng)過近日點時的速度為點時的速度為vA，求該行星經(jīng)過遠日點時的速度，求該行星經(jīng)過遠日點時的速度vB的大小。的大小。運用開普勒定律
13、解決問題：運用開普勒定律解決問題：AA1BB1rR運用開普勒定律解決問題：運用開普勒定律解決問題：例例4:4:一種通信衛(wèi)星要一種通信衛(wèi)星要“靜止靜止”在地面上空在地面上空的某一點的某一點, ,因此它的運行周期必須與地球自因此它的運行周期必須與地球自轉周期相同轉周期相同. .請你估算請你估算: :通信衛(wèi)星離地心的通信衛(wèi)星離地心的距離大約是月心離地心距離的幾分之一距離大約是月心離地心距離的幾分之一? ?例5飛船沿半徑為R的圓周繞地球運動，其周期為T.如果飛船要返回地面，可在軌道上某點A處，將速率降低到適當數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的橢圓軌道運動，橢圓和地球表面在B點相切，如圖所示.如果地球半
14、徑為R0，求飛船由A點到B點所需要的時間。ARR0B2323火火地地TrTr13228lkTl13228lkTlR R0AB運用開普勒定律解決問題：運用開普勒定律解決問題：三、探究行星運動定律建立過程中的精三、探究行星運動定律建立過程中的精 神內涵：神內涵： 材料材料： “哥白尼堅信宇宙與自然是美的，而哥白尼堅信宇宙與自然是美的，而 美的東西是簡單與和美的東西是簡單與和諧的。諧的。” “第谷第谷20年一直觀測火星，在他以前測量天體位置的誤差年一直觀測火星，在他以前測量天體位置的誤差大約是大約是10，第谷把這個不確定性減小到，第谷把這個不確定性減小到2。為哥白尼的學。為哥白尼的學說提供了關健性支
15、持。說提供了關健性支持?！?“開普開普七十余次嘗試所得的結果都與第谷的觀測數(shù)據(jù)有七十余次嘗試所得的結果都與第谷的觀測數(shù)據(jù)有至少至少8的角度偏差的角度偏差”，“對第谷的數(shù)據(jù)的精確性深信不對第谷的數(shù)據(jù)的精確性深信不疑疑這不容忽視的這不容忽視的88也許正是因為行星并非做完美的勻也許正是因為行星并非做完美的勻速圓周運動速圓周運動”。 “第谷與開普勒的美妙組合。第谷與開普勒的美妙組合?！?“布魯諾由于堅持日心說被教庭活活燒死在鮮花廣場。布魯諾由于堅持日心說被教庭活活燒死在鮮花廣場?！辈牧喜牧?：“哥白尼堅信宇宙與自然是美的，而哥白尼堅信宇宙與自然是美的，而 美的東西是簡單與和諧的。美的東西是簡單與和諧的
16、?！?對描述自然追求簡單和諧是科學研究的動力之一。對描述自然追求簡單和諧是科學研究的動力之一。材料材料2：“第谷第谷20余年一直觀測火星，在他以余年一直觀測火星，在他以前測量天體位置的誤差大約是前測量天體位置的誤差大約是10，第谷把這，第谷把這個不確定性減小到個不確定性減小到2，為哥白尼的學說提供了，為哥白尼的學說提供了關健性支持。關健性支持?！?對自然奧秘不屈不撓探索的精神和對待科學研究一絲不茍對自然奧秘不屈不撓探索的精神和對待科學研究一絲不茍的態(tài)度，而科學的結論總是在頑強曲折的科學實踐中悄悄的態(tài)度，而科學的結論總是在頑強曲折的科學實踐中悄悄來臨。來臨。實驗觀察手段是科學研究的重要方法之一。
17、實驗觀察手段是科學研究的重要方法之一。材料材料3：“開普勒七十余次嘗試所得的結果都與第谷開普勒七十余次嘗試所得的結果都與第谷的觀測數(shù)據(jù)有至少的觀測數(shù)據(jù)有至少8的角度偏差的角度偏差” “對第谷的數(shù)據(jù)的精確性深信不疑對第谷的數(shù)據(jù)的精確性深信不疑這不容這不容忽視的忽視的88也許正是因為行星并非做完美的勻速圓周也許正是因為行星并非做完美的勻速圓周運動運動” “ “把幾千個數(shù)據(jù)歸納成如此簡潔的幾句話。把幾千個數(shù)據(jù)歸納成如此簡潔的幾句話?！?實事求是、尊重客觀事實、不迷信權威、敢于堅持真理和勇于探索的科學態(tài)度和科學精神。實驗歸納和數(shù)學演繹相結合是科學研究中的重要方法。材料材料4 ：第谷與開普勒的美妙組合。
18、：第谷與開普勒的美妙組合。 科學探究需要合作精神。布魯諾為科學獻身： 對自然奧秘不屈不撓探索的精神和對待科學研究一絲不茍對自然奧秘不屈不撓探索的精神和對待科學研究一絲不茍的態(tài)度的態(tài)度. . 實事求是、尊重客觀事實、不迷信權威、敢于堅持真理和實事求是、尊重客觀事實、不迷信權威、敢于堅持真理和勇于探索的科學態(tài)度和科學精神。勇于探索的科學態(tài)度和科學精神。 實驗觀察手段是科學研究的重要方法之一。實驗觀察手段是科學研究的重要方法之一。 實驗歸納和數(shù)學演繹相結合是科學研究中的重要方法。實驗歸納和數(shù)學演繹相結合是科學研究中的重要方法。 科學探究需要合作精神?？茖W探究需要合作精神。三、探討行星運動定律建立過程
19、中所蘊含的科學精神和科三、探討行星運動定律建立過程中所蘊含的科學精神和科學方法：學方法： 材料材料：“第谷第谷20年一直觀測火星，在他以前測量天體位置的誤差大約是年一直觀測火星，在他以前測量天體位置的誤差大約是10，第谷把，第谷把這個不確定性減小到這個不確定性減小到2。為哥白尼的學說提供了關健性支持。為哥白尼的學說提供了關健性支持?！?“開普開普七十余次嘗試所得的結果都與第谷的觀測數(shù)據(jù)有至少七十余次嘗試所得的結果都與第谷的觀測數(shù)據(jù)有至少8的角度偏差的角度偏差”，“對第谷的數(shù)據(jù)的精確性深信不疑對第谷的數(shù)據(jù)的精確性深信不疑這不容忽視的這不容忽視的88也許正是因為行星并也許正是因為行星并非做完美的勻
20、速圓周運動非做完美的勻速圓周運動”?！暗诠扰c開普勒的美妙組合。第谷與開普勒的美妙組合?！薄安剪斨Z由于堅持日心說被教庭活活燒死在鮮花廣場。布魯諾由于堅持日心說被教庭活活燒死在鮮花廣場?！币?、一、“地心說地心說”與與 “日心說日心說”地球是中心地球是中心太陽是中心太陽是中心宇宙無限宇宙無限（科學精神推動了認識發(fā)展）（科學精神推動了認識發(fā)展）二、行星運動定律二、行星運動定律1 1、軌道定律、軌道定律:- :- 橢圓橢圓2 2、面積定律、面積定律:-:-V V近近遠遠3 3、周期定律、周期定律:-:-R 3/ T2 =k（K是一個只與是一個只與中心天體中心天體質量有關的物理量）質量有關的物理量）小結小結課外探究： 1、是什么原因使行星繞太陽運動？ 2、中國航天技術目前的水平怎樣？探測月球的最終目的是什么？ 參考網(wǎng)站：參考網(wǎng)站：中國探月網(wǎng)中國探月網(wǎng)-http:/
湖南省隆回縣萬和實驗學校高中物理 6.1行星的運動課件 新人教版必修2
