开普勒三定律课件

伽利略受到宗教裁判所的审判
二、开普勒三定律
(一)、建立过程
(一)、开普勒三定律建立过程
• 1、古人认为天体做什么运动？ • 2、开普勒的导师是谁，他认为天体 做什么样的运动？ • 3、开普勒开始认为天体做何运动？ • 4、开普勒最后研究的结论是什么？
怎么回事……..
行星轨道 是椭圆的
开普勒（德国）
练习:
１、在古代,人们对天体的运动存在 着“地心说” 和“日心说”两种对
地球 是 立的看法, “地心说”认为_____
宇宙的中心,是静止不动的; “日心
太阳 是静止不动的;这两 说”认为______ 错误 正确或错误)的 种认识都是______(
2、下列说法正确的有 ( AB ) 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
0.007
0.017 0.093 0.048 0.056 0.047 0.008
火星
木星 土星 天王星 海王星
高中阶段对行星运动的近似化研究：
虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不 断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接 近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以 ①多数大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（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。 3
3.35
3.35 3.35 3.35 3.35
3.35
开普勒行星运动定律
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 2 跟公转周期的二次方的比值都相等
a k T
3
探究K值的决定因素：
行星 中心体 半长轴 6km) (x10 或卫星 57 水星 太阳 108 金星 228 火星 0.0424 同步卫星 地球 0.3844 月球 公转周期 (天 )
1、轨道定律:----------- 椭圆
2、面积定律:----------- V近＞Ｖ远
3、周期定律:----------R 3/ T2 =k
（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）
让焦点逐渐靠近O点，请再画两个椭圆
做 了 再 做
看一看 八大行星轨道数据表
行 星 水星
轨道半长轴 a(106km)
8、两个行星的质量分别是m1、m2，它们 绕太阳运行的轨道半长轴分别是R1和R2， 则它们的公转周期之比为多少？
R R
3 1 3 2
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？
3、关于行星的运动,下列说法正确的是 ( BD ) 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
4、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 。
(三)、行星运动定律建立过程中 所蕴含的科学精神和科学方法：
• 对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学 研究一丝不苟的态度. • 实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢 于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精 神。 • 实验观察手段是科学研究的重要方法之一。 • 实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的 重要方法。 • 科学探究需要合作精神。
87.97 225 687 1 27.322
K值
3.36×1018 3.35×1018 3.36×1018 1.02×1013 1.02×1013
K是一个只与中心天体质量有关的物理量
小结
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
第六章 万有引力与航天
凤冈一中
陈廷之
浩瀚的宇宙
八大行星围绕太阳的运动
日 地 月 运 动
空 间 站
神州五号载人飞船发射运行
嫦娥一号发射全过程
中国航天英雄:
中国航天事业幕后英雄代表:
自 然 现 象
猜想一下，是太阳绕地球转呢，还是地球绕太阳转呢？
一、 “地心说”与“日心 说”:
• 1、“地心说”的基本观点是什么？ • 2、“日心说”的基本观点是什么？ • 3、“地心说” 为什么能占领较长的统治 时间？ • 4、“日心说”为什么能战胜“地心说”？ • 试举例说明。 • 5、“日心说”的观点是否绝对正确？
57.9
公转周期 T(年）
0.241
焦距 轨道离心率 c(106km) (e=c/a)
11.9 0.206
金星
地球
108.2
149.6 227.9 778.3 1427.0 2882.3 4523.9
0.615
1.00 1.88 11.86 29.46 84.0 164.8
0.76
2.5 21.2 37.3 79.9 135.4 36.2
总体来说，就是把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。
a k 2 T
二、开普勒三定律
(一)、建立过程
(二)、内容和物理意义 (三)、科学精神和方法
(三)、行星运动定律建立过程中 所蕴含的科学精神和科学方法：
• 材料：
• “第谷20年一直观测火星，在他以前测量天体位置的误差 大约是10’，第谷把这个不确定性减小到2’。为哥白尼的学 说提供了关健性支持。” “开普勒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”，“对第谷的数据的精确性深信不 疑……这不容忽视的8’也许正是因为行星并非做完美的匀 速圆周运动”。 • “第谷与开普勒的美妙组合。” • “布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场。”
小结
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:----------- R 3/ T2 =k
（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）
八大行星轨道数据表
轨道半长轴 公转周期 焦距 轨道离心率 K=a3/T2 行 星 T(年） c(106km) (e=c/a) (1024km3/年2） a(106km) 0.241 0.615 1.00 1.88 11.86 29.46 84.0 164.8 11.9 0.76 2.5 21.2 37.3 79.9 135.4 36.2 0.206 0.007 0.017 0.093 0.048 0.056 0.047 0.008 3.34 3.35
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
离 太 阳 近 时 速 度 快 离 太 阳 远 时 速 度 慢
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
看一看
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 57.9 108.2 149.6 227.9 778.3 1427.0 2882.3 4523.9
↓
四年多的刻苦计算 进行了70多次尝试…… 8 ′的偏差
？ 误差仅为2′
第 谷（丹麦）
↓
二十年的精心观测 750多颗星的观测记录 几千个数据
↓
否定19 种假设
二、开普勒三定律
(一)、建立过程
(二)、内容和物理意义
用图钉和细绳画椭圆
做
一 做
半 短 轴 焦距c
b
开普勒行星运动定律
开普勒
开 普 勒 第 一 定 律
1: 2 2

5、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 。
1: 2 2
6、宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道 上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9 倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ C ） A、3年 B、9年 C、27年 D、81年
7、木星绕太阳转动的周期为地球绕太阳 转动的周期的12倍，则木星绕太阳运行的 轨道半长轴约为地球绕太阳运行轨道半长 轴的 倍. 5