第七章第1節

行星的運動不知天上宮闕，今夕是何年。人們仰望星空，遐想無限。天體的運行有沒有可循的規律呢？一、人類對行星運動的認識1.托勒密的“地心說”①內容②逆行解釋③統治原因2.哥白尼的“日心說”①內容②提出的原因③科學精神3.第谷和開普勒的工作代表人物：托勒密地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動。地心說托勒密與地心說隨著人們對天體運動的不斷研究，發現“地心說”所描述的天體的運動不僅復雜而且問題很多。如果把地球從天體運動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運動的行星的位置，換一個角度來考慮天體的運動，許多問題都可以解決，行星運動的描述也變得簡單了。地心說的不足代表人物：哥白尼太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽運動。日心說哥白尼與日心說“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運動，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。其后，許多天文學家對天體運動進行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運動理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進行的。哥白尼之后，第谷連續20年對行星的位置進行了較仔細的測量，大大提高了測量的精確程度。在第谷之前，人們測量天體位置的誤差大約是10ˊ，第谷把這個不確定性減小到2ˊ。得出行星繞太陽做勻速圓周運動的模型。第谷（1546-1601）觀測大師——第谷“日心說”最終戰勝“地心說”的科學功臣。問題與思考古人都把天體的運動看的很神圣，認為天體的運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動。行星的運動果真如此嗎？德國的物理學家開普勒繼承和總結了他的導師第谷的全部觀測資料及數據，他得到的結果與第谷的觀察數據相差8ˊ，而當時第谷公認的誤差為2ˊ。開普勒經過20年的研究和四年多的刻苦計算，先后否定了19種設想，最后終于計算出行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，并總結為行星運動三大定律。時代天才——開普勒

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。

說明：1.太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點處。2.不同行星軌道不同，所有軌道的焦點重合。開普勒第一定律01開普勒第一定律也常說成軌道定律橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩焦點的距離之和有什么關系?拓展：把細繩的兩端合在一起（即兩個焦點合并成一個點），再用鉛筆把細繩拉緊，在板上畫出的圖形是什么？做一做：繪制橢圓02

對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。說明：行星在近日點速率大于遠日點速率。開普勒第二定律02開普勒第二定律也常說成面積定律春夏兩季（186天）比秋冬兩季（179天）要長。你認為春夏兩季的時間長還是秋冬兩季的時間長？學以致用

所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比都相等。猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟誰有關嗎?行星？太陽？開普勒第三定律開普勒第三定律也常說成周期定律行星/衛星半長軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步衛星0.042413.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013結論：開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環繞系統，不同的環繞系統，k值不同。k值與環繞天體無關，由中心天體決定。數據與規律實際上，行星的軌道與圓十分接近（圖7.1-3），在中學階段的研究中我們可按圓軌道處理。行星運動的近似處理方法行星繞太陽運動的軌道近似為圓，太陽處于圓心。行星繞太陽做勻速圓周運動。所有行星軌道半徑的三次方與它的公轉周期的二次方的比值都相等，即行星運動的近似處理方法

哥白尼勇于挑戰權威、布魯諾為捍衛真理走上火刑架、第谷堅持觀測20多年、伽利略被終身監禁而矢志不移、開普勒貧病交加而最終死在討薪的路上......但科學家們