《高中物理从托勒密到开普勒知识探讨 沪科版 必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理从托勒密到开普勒知识探讨 沪科版 必修2（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、从托勒密到开普勒-知识探讨 合作与讨论1.地球是宇宙的中心吗？2.太阳位于宇宙中心吗？我的思路:1.地球是宇宙的中心吗？早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说”，即认为地球位于宇宙的中心.公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著天文学大成，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说.根据这一学说，地球为球形，且居于宇宙中心静止不动，其他天体都绕着地球转动.这一学说从直观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年.地心说早在两千多年前，古希腊天文学家阿里斯塔克就已提出了
2、朴素的“日心说”.他指出，太阳位于宇宙中心静止不动，地球则绕着太阳运动，同时又绕轴自转.可惜由于科学水平的限制，这一天才的思想未能为人们所认识.直到中世纪末，由于用托勒密地心体系推算出来的行星位置与实际天象的观测结果不符，人们才开始怀疑地心说的正确性.1543年，波兰天文学家哥白尼在他的不朽名著天体运行论中系统地提出了日心说.在他阐释的日心体系中，太阳居于宇宙的中心，地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行.这样以来，托勒密地心体系中需要用极为复杂的运动图象来解释行星运动天象的繁琐的工作一下子变得十分简单.后来，德国天文学家开普勒指出，行星绕太阳运动的轨道应该是椭圆而不是圆，太阳位于椭圆的一个焦点
3、上.这一重大发现使得观测结果完全可以用理论来加以解释和预报，日心说的地位进一步得以巩固.日心说按照日心学说，就地球上的人来看，天上恒星的位置应随着地球绕太阳运动而发生变化.在哥白尼提出日心说后的近300年中，人们进行了大量的观测，企图证明这一点，可是始终没有成功.原来，恒星离地球十分遥远，最近的一颗也远达43万亿千米.因此，地球围绕太阳运行造成的这颗恒星的位置变化很小.恒星越远，这一变化也越小，当时的观测仪器是无法探测到的.直到1838年，德国天文学家白塞尔才首次利用三角方法测出一颗名为天鹅61的恒星的位置变化，并推算出它的距离为11.2光年，从而最终证实了哥白尼的日心地动学说.地球的地位从居
4、宇宙之中的特殊天体降为绕太阳运动的一颗普通行星.2.太阳位于宇宙中心吗？1608年，荷兰人李波尔赛在一次偶然的机会中发明了望远镜.翌年，意大利物理学家、天文学家伽利略在得知这一消息后，立刻亲自动手制作了第一架天文望远镜，并不断加以改进.伽利略利用他的望远镜发现了月球表面的环形山、金星月相、木星的卫星、太阳黑子，发现了茫茫银河由无数个恒星所组成.早在15世纪中叶，德国大主教尼古拉就已猜测黑夜天穹中的恒星都是一个个十分遥远的太阳.1584年，意大利人布鲁诺明确提出宇宙是无限的，恒星都是遥远的太阳，太阳只是无数个恒星中的普通一员.1750年，英国天文学家赖特指出，银河和所有观测到的恒星构成一个巨大的
5、扁平状天体系统，由于太阳连同地球位于这一系统的内部，从不同方向观测才看到了银河和离散分布的点点繁星.1785年，英籍德国天文学家威廉赫歇尔利用他自制的当时世界上最大的46 cm望远镜，通过长期的实际观测，并经过精心的分析研究，建立了第一个银河系模型.在这一模型中，太阳仍然位于当时人们所认识的宇宙范围银河系的中心.由于赫歇尔个人在当时的威望，这一观念一直维持了130余年之久.太阳系恒星这一名称，无论在中国还是在西欧，它的含义都是“恒定不动的星体”.因为在很长时间内人们都发现恒星间相对位置固定不动，故而取了这么个名字.1718年，英国天文学家哈雷通过观测和分析，首次指出恒星不动的概念是错误的.后来
6、，赫歇尔正确地认识到，我们所观测到的恒星运动是由恒星自身的运动和太阳的空间运动两部分合成的结果.1783年，他通过对所观测到的大量恒星运动的统计分析，发现太阳以大约每秒20 km的速度朝着织女星方向运动.太阳空间运动的发现彻底动摇了哥白尼日心体系中太阳固定不动的观念.1917年，美国天文学家沙普利通过对银河系内天体分布的分析，确认太阳并不位于银河系的中心，而是处于相对来说比较靠近银河系边缘的地方，从而纠正了赫歇尔银河系模型的错误.这样，太阳的地位也发生了变化，从居于银河系中心的特殊恒星，降为银河系中一颗毫无特殊地位可言的普通恒星，地球在宇宙中的地位也就更无特殊性可言了.沙普利知识总结1.开普勒第一定律(轨道定律)：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于所有椭圆的一个公共焦点上.开普勒第一定律2.开普勒第二定律(面积定律)：对于每一颗行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积.开普勒第二定律3.开普勒第三定律(周期定律)：所有行星轨道的半长轴的立方跟公转周期的平方的比值都相等.用公式表示为：,式中k是一个与行星无关而与太阳有关的常量.开普勒第三定律
