3.1 认识天体运动 3.2 认识万有引力定律 从地心说到日心说 开普勒定律 一、从地心说到日心说 1.地心说 在古代,人们根据日常的观察和经验,提出了“地心说”.他们认为地球是静止不动的,位于宇宙中心,太阳、月亮以及其他行星都绕着地球运动.这种观点经天文学家托勒密发展,成为中世纪在欧洲占统治地位的宇宙观. 2.日心说 16世纪,波兰天文学家哥白尼经过几十年对天体运动的观测与推算,发现若假设太阳是宇宙的中心,地球和其他行星都围绕太阳运动,对行星运动的描述将变得更加简明清晰.于是他提出了“日心说”. 二、开普勒定律 项目 内容 图示或公式 开普勒 第一 定律 所有行星围绕太阳运行的轨道都是 ,太阳处在椭圆的一个 上 开普勒 第二 定律 对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的 开普勒 第三 定律 所有行星的轨道 的三次方与它 的二次方之比都相等 公式: ,比值k是一个与行星无关而与 有关的常量 【典例突破】 [典例1] 下列说法正确的是( ) A.地球是宇宙的中心,太阳、月球及其他行星都绕地球运动 B.太阳是静止不动的,地球及其他行星都绕太阳运动 C.地球是绕太阳运动的一颗行星 D.“日心说”和“地心说”都正确反映了天体运动的规律 [典例2] (2024·四川学业考试)如图是“羲和号”绕太阳做椭圆运动的轨道示意图,其中F1、F2是椭圆的两个焦点,O是椭圆的中心.若“羲和号”卫星经过P点的速率大于经过Q点的速率,则可判断太阳位于( ) A.F1点 B.F2点 C.O点 D.Q点 [典例3] 某卫星绕地球运转的轨道半径为R,周期为T.向外变轨后,卫星的轨道半径增加到4R,则此时该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期是( ) A.T B.2T C.8T D.16T 开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律,应用时要注意以下两个问题: (1)首先判断两个行星的中心天体是否相同,只有对同一个中心天体,开普勒第三定律才成立. (2)明确题中给出的周期关系或半长轴关系之后,再根据开普勒第三定律列式求解. 认识万有引力定律 一、行星绕日运动原因的探索 1.伽利略的观点:行星运动是由“惯性”自行维持的. 2.开普勒的观点:行星的运动是由于太阳磁力吸引的缘故,磁力与距离成反比. 3.笛卡儿的观点:微粒的运动形成旋涡,行星旋涡带动卫星运动,太阳的旋涡带动行星和卫星一起运动. 4.胡克的观点:行星的运动是太阳引力的缘故,并且力的大小与到太阳距离的平方成反比. 5.雷恩和哈雷的推导 (1)把行星沿椭圆轨道的运动简化为匀速圆周运动. (2)太阳对行星的引力就是行星绕太阳运动的向心力,即F引=m=mr. (3)开普勒第三定律: . (4)结论:太阳对行星的引力F引= ,即 F引∝. 二、万有引力定律的表达式 1.万有引力定律的内容 宇宙间的一切物体都是互相吸引的.两个物体间引力的方向在它们的 上.引力的大小与它们质量的乘积成 ,与它们之间距离的二次方成 . 2.万有引力定律公式:F= . (1)G为引力常量,其数值由英国科学家卡文迪许利用扭秤实验装置测出,常取G=6.67×10-11N·m2/kg2. (2)F=G的适用条件. ①万有引力定律公式只适用于 间的相互作用. ②当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时可近似使用. ③对于均匀球体,r是两 间的距离. 【典例突破】 [典例4] (2024·湖南学业考试)对于质量为m1和m2的两个物体间的万有引力的表达式F=G,下列说法正确的是( ) A.人与人之间并没有感受到引力,所以万有引力只存在于特殊物体之间 B.当两物体间的距离r趋于零时,万有引力无穷大 C.m1和m2之间相互吸引的力大小总是相等的,与m1、m2是否相等无关 (1)任何物体间的万有引力都是同种性质的力. (2)任何有质量的物体间都存在万有引力,一般情况下,质量较小的物体之间万有引力忽略不 ... ...
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