1、從托勒密到開普勒 (2)

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1、行星的運(yùn)動(dòng)（學(xué)案）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。2.學(xué)習(xí)開普勒三大定律，能用三大定律解決問題。3.了解人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)過程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真理是來之不易的。二、課前預(yù)習(xí)在浩瀚的宇宙中，存在著無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的星球，而這些天體是如何運(yùn)動(dòng)的呢？在古代，人類最初通過直接的感性認(rèn)識(shí)，建立了“地心說”的觀點(diǎn)，認(rèn)為地球是靜止不動(dòng)的，而太陽和月亮繞地球轉(zhuǎn)動(dòng).因?yàn)椤暗匦恼f”比較符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)，太陽總是從東邊升起，從西邊落下，好像太陽繞地球轉(zhuǎn)動(dòng).正好，“地心說”的觀點(diǎn)也符合宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的說法

2、，所以“地心說”統(tǒng)治了人們很長(zhǎng)時(shí)間.但是隨著人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說”所描述的運(yùn)動(dòng)不僅復(fù)雜而且問題很多.如果把地球從天體運(yùn)動(dòng)的中心位置移到一個(gè)普通的、繞太陽運(yùn)動(dòng)的行星的位置，換一個(gè)角度來考慮天體的運(yùn)動(dòng)，許多問題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了.隨著世界航海事業(yè)的發(fā)展,人們希望借助星星的位置為船隊(duì)導(dǎo)航,因而對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)觀測(cè)越來越精確.再加上第谷等科學(xué)家經(jīng)過長(zhǎng)期觀測(cè)及記錄的大量觀測(cè)數(shù)據(jù),用托勒密的“地心說”模型很難得出完美的解答.當(dāng)時(shí),哥倫布和麥哲倫的探險(xiǎn)航行已經(jīng)使不少人相信地球并不是一個(gè)平臺(tái),

3、而是一個(gè)球體,哥白尼就開始推測(cè)地球是不是每天圍繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)一周呢?他假設(shè)地球并不是宇宙的中心,它與其他行星都是圍繞著太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng).這就是“日心說”的模型.用“日心說”能較好地和觀測(cè)的數(shù)據(jù)相符合,但它的思想幾乎在一個(gè)世紀(jì)中被忽略,很晚才被人們接受.原因有:(1)“日心說”只是一個(gè)假設(shè).利用這個(gè)“假設(shè)”，行星運(yùn)動(dòng)的計(jì)算比“地心說”容易得多.但著作中有很不精確的數(shù)據(jù).根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出的結(jié)果不能很好地跟行星位置的觀測(cè)結(jié)果相符合.(2)當(dāng)時(shí)的歐洲的統(tǒng)治者還是教會(huì),把哥白尼的學(xué)說稱為“異端學(xué)說”，因?yàn)樗环辖虝?huì)

4、的利益,致使這個(gè)正確的觀點(diǎn)被推遲一個(gè)世紀(jì)才被人們所接受.德國的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測(cè)資料及觀測(cè)數(shù)據(jù),也是以行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來思考和計(jì)算的,但結(jié)果總是與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)有8′的角度誤差.當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過2′.開普勒想,很可能不是勻速圓周運(yùn)動(dòng).在這個(gè)大膽思路下,開普勒又經(jīng)過四年多的刻苦計(jì)算,先后否定了19種設(shè)想,最后終于計(jì)算出行星是繞太陽運(yùn)動(dòng)的,并且運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓,并總結(jié)為行星運(yùn)動(dòng)三定律.三、課堂筆記（1）天體運(yùn)動(dòng)的兩種觀點(diǎn)1、“地心說”的觀點(diǎn)：。代表人物是。2、

5、“日心說”的觀點(diǎn)：。代表人物是。3、“地心說”和“日心說”的共同點(diǎn)是什么？在“地心說”和“日心說”的爭(zhēng)斗中，誰最終取得了勝利？取得勝利原因是什么？（2）開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律-3-4、開普勒第一定律：。解讀。5、開普勒第二定律：。思考：行星沿著橢圓軌道運(yùn)行，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，則行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與在近日點(diǎn)的速率誰大？8、開普勒第三定律：。公式是。9、公式中的比例系數(shù)k可能與誰有關(guān)？11、由于太陽系行星的軌道與圓十分接近，所以在中學(xué)階段的研究中我們按圓軌道處理。這樣，開普勒三大定律就可以說成①。②。③。四、鞏

6、固練習(xí)1、下列說法正確的是（）A.地球是一顆繞太陽運(yùn)動(dòng)的行星B.關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)的日心說和地心說都是錯(cuò)誤C.太陽是靜止不動(dòng)，地球和其它行星都在繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)D.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其它行星卻繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)2、下列關(guān)于開普勒對(duì)于行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)的說法正確的是()A、所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓B、所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓C、所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同D、所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道的半徑成正比-3-3、理論和實(shí)踐證明，開普勒定律不僅適用于太陽系中的天體運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)一切

7、天體（包括衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)）都適用。下面對(duì)于開普勒第三定律的公式，下列說法正確的是（）A、公式只適用于軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)B、式中的K值，對(duì)于所有行星（或衛(wèi)星）都相等C、式中的K值，只與中心天體有關(guān)，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星（或衛(wèi)星）無關(guān)D、若已知月球與地球之間的距離，根據(jù)公式可求出地球與太陽之間的距離4、兩顆行星的質(zhì)量分別為，繞太陽運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸分別為，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為（）A、B、C、D、無法確定5、某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，近日點(diǎn)離太陽距離為a，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽距離為b，過近日點(diǎn)時(shí)行星的速率為，則過遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)速率為

8、（）A、B、C、D、6、銀河系中有兩顆行星，它們繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8∶1，則（1）它們的軌道半徑的比為（）A.4∶1B.8∶1C.2∶1D.1∶4（2）兩行星的公轉(zhuǎn)速度之比為（）A.2∶1B.4∶1C.1∶2D.1∶47、海王星的公轉(zhuǎn)周期約為5.19×109s，地球的公轉(zhuǎn)周期為3.16×107s，則海王星與太陽的平均距離約為地球與太陽的平均距離的多少倍？-3-