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1、5.1 从托勒密到开普勒教研中心教学指导一、课标要求1.了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对行星运动的描述.3.培养学生在客观事物的基础上通过分析、推理提出科学假设，再经过实验验证的正确认识事物本质的思维方法.4.通过学习，培养学生善于观察、善于思考、善于动手的能力.二、教学建议1.日心说、地心说及两者之间的争论有许多内容可向学生介绍，通过介绍使学生明白真理最终要战胜谬误的道理.教材简单明了地讲述开普勒关于行星运动的规律，没有过多地叙述这些内容.教学中可根据学生的实际情况加以补充.2.本节除向学生介绍日心、地心学说之争外，还要向学生说明古时候人们总是认为天体做匀
2、速圆周运动是最完美的.3.本节的主要目的是为下一节推导万有引力定律作铺垫，因此教材中没有过多地讲述开普勒的三个定律，而是将三个定律的内容综合在一起加以说明，节后也没有安排练习.希望老师能合理地安排这一节的教学.4.本节内容非常丰富，是对学生进行辩证唯物论和科学认识教育的极好教材，教师可通过图片、动画，并补充一些生动的物理学史的有关资料进行教学，引导学生阅读一些课外读物，以激发学生的学习兴趣，培养学生的科学志趣.资源参考中国古代对地球运动的认识 “地动说”不是哥白尼的首创 1543年，哥白尼发表天体运行论一文，认为地球以太阳为中心不断运动.哥白尼的学说，被近世认为具有划时代意义.英国人亚沃尔夫在
3、十六、十七世纪科学技术和哲学史一书第一章指出：近代科学的“第一个重大进步是十六世纪中叶作出的”，这就是指哥白尼天体运行论的发表. 不过，近十多年来国外科学家对哥白尼有异于以往的评价.据1986年2月16日理论信息报介绍：国外一些学者认为哥白尼的理论在当时并没有起到后人所描绘的那样的作用.首先，“太阳中心说”或“地动说”并非哥白尼所独创；再者，哥白尼缺乏近代科学家所具备的注重实践的特色.据记载，从1497年到1541年，他对天文的观察总共不超过58次. 当然，哥白尼功绩不小，过分的去指责是不公正的.但“地动说”却确非他首创，因为我国在汉代以前就有人认识到地球不但在自转，而且在公转. 中国最早出现
4、的“地动说”见于战国时的列子.该书天瑞篇说：“天地，空中之一细物，有中之最巨者”，又说“运转靡已，大地密移，畴觉之哉！”这里前一句指出地球不过是宇宙空间的一个细小物体，但又是我们周围有形物体中最巨大的，这种认识颇为得当.后一句则说明大地在不停地运转，短时间内已移动了不少路径而使人难以觉察，也完全正确.另有和列子成书年代相近、假托黄帝和名医岐伯讨论医学问题的素问一书，也谈到地球运动问题.据该书天元纪大论和五运行大论篇记载：黄帝先向医学家鬼臾区请教天地阴阳变化的问题，鬼臾区说是“天之气动而不息；地之气静而守位”，宣扬了“天动地静”的观点.以后黄帝又问岐伯：“天地之动静如何？”岐伯则回答说：“上者（
5、天）右行，下者（地）左行”，以为大地也在运动.黄帝接着问：“余闻鬼臾区曰应地者静，今夫子乃言下者左行，不知其所谓也”，要求岐伯进一步说明.岐伯回答是：“天地动静，五行变迁，虽鬼臾区犹不能遍明”，又说“天垂象，地成形，形之动，仰观其象，虽远可知也！”对后一段文字，唐代中期的王冰在注释素问时还解释说：“观五星之东转，则地体左行之理昭然可知也”.岐伯与王冰都以为地球有运动，可以从星象的变化观察到.认为星辰东升西下，实是地球由西向东自转的结果.以上素问中的文字，可以说是人类最早的对地球是静止还是运动着的问题开展辩论的一次记录.“天动地静”被岐伯认定为错误的观点. 以后秦代李斯在仑颉篇中有“地日行一度”
6、之说.古人把“周天”分365.25度，即地球绕日公转一周要365.25天.“地日行一度”是十分准确的地球公转的概念.看来“地动说”在中国古代曾是普遍为学者所接受的观点. 西汉时（公元前二世纪），中国的“地动说”有进一步的发展.当时，出现了许多和“经书”相表里的“纬书”，内中颇有不同于经书的异端之说，“地动论”即是其中之一种. 春秋纬中元命苞篇说：“天左旋，地右动”；运斗枢篇说“地动见于天象”，都以为地体是在运动着的.这可以从天空星辰的变化中看到，也即认为星辰东升西落（天左旋）是由于“地右动”的结果.关于这问题，11世纪时北宋的哲学家张载在张子正蒙论中参西编内还有进一步的解释，说：“恒星所以为昼
7、夜者，直以地气乘机右旋于中，故使恒星、河汉，回北为南，日月因天隐见”.张载把日月并列虽是错的，但他以为恒星、银河（河汉）以及太阳的升落和隐现的原因，都在于地球的“右旋”，对地球自转理解的深刻、透彻，是同时代的国外学者所未曾有. 河图纬一书对地球的运动，有更深刻的描述：“地恒动不止而人不知.譬如人在大舟之上闭牖而坐，舟行而人不觉”.直到今天我们向中学生说明地球在运动时，还都应用两千多年前河图纬中的譬喻.另有尚书纬中考灵曜篇对地球的运动，特别是对地球的公转又论述的更加全面了.考灵曜说：“地与星辰四游，升降于三万里之中.春则星辰西游，夏则星辰北游，秋则星辰东游，冬则星辰南游.地有四游，冬至地北上而西
8、三万里，夏至地下南而东三万里，春秋二分，其中矣！地常动不止，譬如人在舟中而坐，舟行而人不自觉”.这里所说“地有四游”，就是指地球绕一圆形轨道而公转.从文中所说，就可以画出地球绕的公转圈，尽管文中尚未提到说太阳为轨道中心. 北宋邢昺（公元932年1010年在世）在注释尔雅释天时，曾对上文的“地有四游”作进一步的解释.他说：“四游者，自立春，地与星辰西游，春分西游至极，从此渐而东.自立夏之后北游，夏至，北游至极.立秋之后东游，秋分东游至极.立冬之后南游，冬至南游至极.此是地与星辰四游之义也.”文中所谓东游或南游“至极”，是指地球运行到圆形轨道的最东处或最南处，看附图即可明白.邢昺认为地球在绕一圆形
9、轨道公转. 总之，我国从公元前的秦时代直到宋朝，许多学者都以为地球不但在自转，而且还有公转.中国人的“地动说”，比哥白尼的“地动说”早多了；而“天动地静”的观点.主要是某些儒家学派的“一家之言”，并不能代表古代中国的整个学术界.宋代以后，“儒学”进一步在中国成为正统，中国的“地动说”才逐渐成为异端. 值得注意的是，当16、17纪罗马教皇下令禁止哥白尼的“地动说”传播时，明末欧洲来华的传教士也曾对中国远较哥白尼为早的“地有四游”的“地动说”进行批判.内有名叫高一志又名王丰肃（1566至1640在世）的传教士来华后，曾于1629年著空际格致（用现代语言说就是空间物理学）一书.该书有论地体之静一章，
10、说“中士又有曰地有四游升降，然诸说之谬，一剖自明”.认为中国古代的“地动说”和哥白尼地动说一样，是荒谬的. 当近代哥白尼在科学史上被尊为伟人之后，国外又有许多学者竟完全否认中国古代早就有过“地动说”这一事实.说什么中国在哥白尼学说传入之前，其传统科学从来只有“天动地静”“天圆地方”，而不知地球在运动.1945年英国皇家学会通讯发表塞斯奈克论哥白尼理论的传入中国一文就持这种观点，说“中国文化条件不适于传播哥白尼学说，突然与中国传统的科学哲学决裂而代之以日心体系，必然遇到强烈的反对”.1948年，英文的通报第48卷上发表戴文达评一文，说“中国学者从来没有面临过大地是一个在空中运行的球体这样骇人听闻的学说”.他们竟闭口不提中国人早在哥白尼、伽利略之前两千多年就认识到地球既在自转又在公转的史实. 以上所引古籍，真伪问题尚待定论，但其年代则远较哥白尼为早.让我们中国人知道古人论述，或许是必要的.
