高一必修2物理行星的運動知識點整理
(一)科學(xué)家對行星運動規(guī)律的研究過程
思考1：在古代，人們對天體運動的認(rèn)識有哪幾種學(xué)說?
思考2：如何客觀的評價這兩種學(xué)說?
這兩種學(xué)說都不完善，因為太陽，地球等天體都是運動的，太陽只是太陽系的中心天體，不是宇宙的中心。鑒于當(dāng)時對自然科學(xué)的認(rèn)識能力，日心說比地心說更先進(jìn)，日心說更能完美的解釋天體的運動。
思考3：之后的科學(xué)家做了哪些努力?
導(dǎo)師丹麥天文學(xué)家第谷(1546-1601)是富二代，喜歡觀察星系，丹麥國王就把一個小島給他，配上先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡觀測。對行星進(jìn)行了多年的觀測記錄，最后收了一個徒弟叫德國天文學(xué)家開普勒(1571-1630)用了20年的時間研究了他的導(dǎo)師丹麥天文學(xué)家第谷(1546-1601)的行星觀測記錄，發(fā)現(xiàn)如果假設(shè)行星的運動是勻速圓周運動，計算所得數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)至少有8分的角度誤差。當(dāng)時公認(rèn)的第谷的觀測誤差不超過2分,開普勒想,這不容忽視的8分也許是因為人們認(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運動所造成的.只有假設(shè)行星繞太陽運動的軌道不是圓,而是橢圓,才能解釋這種差別.后來開普勒又仔細(xì)研究了第谷的觀測資料,經(jīng)過四年多的刻苦計算先后否定了19種設(shè)想,最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運行的規(guī)律開普勒三大定律。
(二)開普勒三定律
思考1：開普勒第一定律的內(nèi)容是?橢圓的焦點是什么?開普勒第一定律的意義是什么?
定義：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點上，也叫軌道定律。
開一意義：
1.第一定律解決了行星軌道問題,不是圓而是橢圓,行星與太陽的距離在不斷變化,有時遠(yuǎn)離,有時靠近太陽,所以行星的運動就不是哥白尼在日心說中所提出的.圓周運動.
2.太陽并不是位于橢圓中心,而是位于焦點處。
3.不同行星軌道不同,但所有軌道的焦點重合。
思考2：開普勒第二定律的內(nèi)容是什么?遠(yuǎn)日點和近日點的速率大小如何?
也叫面積定律。對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積.
行星離太陽比較近時,速度比較快,離太陽比較遠(yuǎn)時,速度比較慢,即在近日點(線)速度大于遠(yuǎn)日點速度。
(重點難點)思考3：開普勒第三定律的內(nèi)容是什么?這個比值取決于什么?怎樣理解開普勒第三定律?
也叫周期定律。所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.
注.比值k是一個對所有行星都相同的常量,與環(huán)繞天體無關(guān),只與中心天體有關(guān)。
思考4：為了簡化研究，在中學(xué)階段的學(xué)習(xí)中，行星運動按什么運動來處理?這時候開普勒三大定律變?yōu)槭裁磧?nèi)容?
1.行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心
2.對于某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度(或線速度)不變，即行星做勻速圓周運動。
3.所有行星的軌道的半徑的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。
思考5：使用開普勒三定律時需要注意什么?
(1)開普勒定律適用于所有環(huán)繞天體繞中心天體的運動,不過此時比值k是由中心天體質(zhì)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(rèn)為行星是做勻速圓周運動.
(3)開普勒定律是總結(jié)行星運動的觀察結(jié)果而總結(jié)歸納出來的規(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(jié)出來的。
思考6：為什么一年之內(nèi)秋冬兩季比春夏兩季少幾天?
地球繞日運行時，對北半球的觀察者而言，在冬天經(jīng)過近日點，夏天經(jīng)過遠(yuǎn)日點，有開普勒第二定律知道，地球在冬天比在夏天運動的快一些，因此，地球軌道上相當(dāng)于春夏的部分比秋冬的部分要長一些，一年之內(nèi)，春夏兩季共186天，秋冬兩季只有179天。
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