物理竞赛课件11天体运动种种

学习物理：先死后活，先 苦后甜，悟理理穷。
天体运动习题课
解决天体运动的先决条件
1.一个假设：
天体运动可近似看做匀速圆周运动
解决天体运动的先决条件
２.天体做匀速圆周运动的 向心力从何而来？
万有引力提供向心力
解决天体运动的先决条件
３.构建天体运动模型
r为轨道半径：两天体 中心间的距离
r
R为中心天体的半径
R
天体运动解题技巧
1.天体运动的一些计算题往往题目很长。
应对技巧：第一遍读题时用笔划出有用 信息。
2.根据题意选择合适的公式列出等式
GMm
r
2
ma
2
GMm
r
2
v m
2
r
2
GMm
r
2
mω r
GMm
r
2
4 π m 2 r T
天体运动辅助公式
2 π ω T
2 πr v T
s v t
解：
s v 1 t
R
2
GMm
mg 2
2
v m 3 2 Rh ( R h)
GMm
由1式2式3式得：
g t R h R 2 s
2
2
3．2007年10月24日18时05分，中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发 射中心成功升空，“嫦娥奔月”成为中国航天的现实. 为了方便研究，我们将“嫦 娥奔月”的过程简化为：“嫦娥一号”升空后，首先进入周期为T1的近地圆轨道， 然后在地面的指令下经过一系列的变轨后最终被月球捕获，在距离月球表面为h的 轨道上绕月球做匀速圆周运动. 已知地球质量为M1，半径为R1，月球质量为M2， 半径为R2。求：“嫦娥一号”绕月球运动时的周期T2（最终结果用题目中的物理 量来表示）. 2

天体运动
_________________________________________
PLANETARY MOTION
主讲人
.
1
神 州 五 号 载 人 飞 船 发 射 运 行
.
2
.
天鹰座3
■地心说(Geocentric Universe)
地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古 希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密 （90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。
解： 已知： T木 =12T地
由开普勒第三定律：
R3 R3 木 =地
T木2
T 地2
.
R
木
= 3144
R
地
16
课堂小结
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
1、轨道定律：椭圆 2、面积定律 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）
.
4
中国古代：
盖天说（ “天圆地方” ）
.
5
浑天说（东汉）
浑天仪
张衡
认为天是一个圆球，地则位于这
个圆球的中间。天在不停地旋转，日
月星辰随天运转，转到地平线之下就
看不见了，这种见解比盖天说更合理
地解释了天体的出没。
.
6
■日心说(Solarcentric Universe)
十六世纪波兰天文学家哥白尼（1473-1543）经过近40年 的观测.核算与思考，提出了全新的理论“日心说”，临终 前发表了《天球运动论》论这本巨著。
哥.白尼的“日心说”体系
7
.

为中心天体的质量．做圆周运动的月球的质量 m 在等式中已消掉，所以根据月 球的周期 T、公转半径 r，无法计算月球的质量．
[合作探讨] 1969 年 7 月 21 日， 美国宇航员阿姆斯特朗在月球上烙下了人类第一只脚印 (如图 332 所示)，迈出了人类征服宇宙的一大步．
图 313
(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点，所以同一行星 在近日点速度最大，在远日点速度最小．
3．对周期长短的认识 (1)行星公转周期跟轨道半长轴有关，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转 周期越长；反之，其公转周期越短． (2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体．例如，绕某一行星运动的 不同卫星． (3)研究行星时，常数 k 与行星无关，只与太阳有关．研究其他天体时，常 数 k 只与其中心天体有关．
出轨道而发现的；海王星不是通过观测发现，也不是直接由万有引力定律计算 出轨道而发现的，而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，然后 运用万有引力定律计算出“新”星的轨道，从而发现了海王星．由此可知，A、 B、C 错误，D 正确．
【答案】 D
2．科学家们推测，太阳系内除八大行星之外还有另一颗行星就在地球的轨 道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐 居”着的地球的“孪生兄弟”．由以上信息可以确定( A．这颗行星的公转周期与地球相等 B．这颗行星的半径等于地球的半径 C．这颗行星的密度等于地球的密度 D．这颗行星上同样存在着生命 )
知 识 点 一
1．天体运动
知 识 点 二
学 业 分 层 测 评
学 习 目 标 1.了解地心说和日心说的内容． 2．理解开普勒行星运动三定律的内 容．(重点) 3．掌握行星运动定律的应用．(重点、 难点) 4． 了解人们对行星运动的认识过程漫长 复杂，培养热爱科学，献身真理的精神.

1 天体运动
1．能简要地说出日心说、地心说的两种不同观点． 2．知道开普勒对行星运动描述的三定律． 3．体会科学家在宣传和追求科学真理时所表现的坚
定信念和献身精神
一、古代关于天体运动的两种学说
内容
局限性
地 心 说
地球 是宇宙的中心， 都把天体的运
而且是静止不动地的球 ， 动看得很神圣，
太阳、月亮以及其他 认为天体的运
行太星阳 都绕
运动 匀动速必圆然周是最完
美、最和谐的
日 心 说
太是阳宇宙的中心，
运
且是静止不动的，地 动，而和丹麦
球和其他行星都绕 天文学家第谷
运动
的观测数据不
思考 1.“日心说”最终战胜了“地心说”是否说 明“日心说”就是十分完善的？
提示 “日心说”虽然最终战胜了“地心说”，但 它由于当时人们认知水平的局限性，一些观点也是 不准确的，如运动轨道不是圆而是椭圆，做的不是 匀速圆周运动而是变速曲线运动．
二、开普勒行星运动定律
定律
开普勒 第一定
律
内容 所有行星 椭圆绕太阳 运动椭的圆轨道都焦点 是 ，太阳处 在 的一个
上
公式或图示
定律
开普勒 第二定
律
内容 从相等太的阳时到间行星的 连线相等在的时间
内扫 过
.
公式或图示
定律
内容
公式或图示
行星 的轨道的
公式：
a3 T2
＝k，k是一
开普勒 半长轴 的三次方跟 个与行星无关 的常量
星体无关，也就是说只有围绕同一中心天体运转的行星
或卫星，k值才相同，
Байду номын сангаас
a3 T2
＝k才成立；对于绕不同的中心