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1、,一、行星的运动,太阳系主要成员太阳和其八大行星： 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,地球,木星,壮观的太阳日冕,太阳系,八大行星绕太阳运动的情景,我国自行开发研究并成功飞行的载人飞船“神州号”。 我国宇航员乘着飞船遨游太空！,航天飞机发射瞬间,一、行星的运动,首先，我们来了解对太阳、行星运动的认识过程。,“地心说”和“日心说”的发展过程,在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。,(1)内容:认为地球是静止不动的，地球是宇宙的 中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球转动。,1.地心说,自古以来，人类就对宇宙的结构不断地进行着思考，早在古希腊时代就有哲学家提出
2、了地球在运动的主张，只是当时缺乏依据，因此没有得到人们的认可。在古代欧洲，亚里士多德和托勒密主张地心学说，认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教圣经中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合，处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说。因而地心学说长期居于统治地位。,(2)地心说为什么统治了人们很长时间?,符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法.,(3)托勒密的“地心说”模型 存在的问题,对行星的运动很难得出完满的解答,所描述的行星运动也很复杂.,随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，科
3、学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答。,哥白尼于1473年2月19日出生在波兰西部维斯杜拉河畔托伦城的一个商人家庭。 1491年至1495年，哥白尼进入克拉科夫大学学习。1496年哥白尼前往意大利求学，先后进入博洛尼亚大学、帕多瓦大学和费拉拉大学学习和研究法律、天文学、数学、神学和医学，他同时还学会了希腊文。1503年，哥白尼获得了教会法规博士学位。,他是一个杰出的经济学家，写过货币的一般理论一书。,哥白尼医术高明，他利用业余时间行医，免费为穷苦人治病，是一位颇有名望的医生，被人们誉为“神医”。,哥白尼还是一位出色的数学家，他的巨著天体运行论附录里
4、，发表过他的球面三角论文。,哥白尼也是一位伟大的爱国主义者，当条顿骑士团疯狂侵略波兰时，他挺身而出，起来保卫自己的祖国。,2、日心说,生平简介,科学的大厦是先辈们呕心沥血、卧薪尝胆乃至用鲜血和生命堆砌起来的，当今社会的发展正是建立在科学世界日新月异的基础上。幸福的生活来之不易，我们一定要尊重先辈给我们遗留下来的精神食粮，要不遗余力为我们的社会贡献出自己的一份力量。,(1)内容,2、日心说,(2)代表人物：哥白尼,他假设地球并不是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.,(3)哥白尼日心说的进步: 行星运动的描述简单了，地心说遇到的问题解决了,(4)哥白尼日心说
5、为什么在发表一个世纪中完全被人们所忽视 ?,A.在他的著作中，“日心说”只是一个“假设”. B.当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中. C.在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据 这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置的 观测结果相符合.,限于当时的科学发展水平，哥白尼的日心说 也有缺点和错误，这就是： (1)认为太阳是宇宙的中心，实际上，太阳只是太阳系中的一个中心天体，不是宇宙的中心，也并非静止，它在以2.46亿年的周期绕银河系中心 运动。 (2)沿用了行星在圆轨道作匀速圆周运动的旧观 念，实际上行星轨道是椭圆的，运动速度的大小 也不是恒定的。,哥白尼日心说的局限,开普勒早期的
6、科学研究 早期的开普勒深受柏拉图和毕达哥拉斯神秘主义宇宙结构论的影响，以数学的和谐性去探索宇宙。他用古希腊人已经发现的五个正多面体，跟当时巳知的六颗行星的轨道套迭，从而解释了太阳系中包括地球在内恰好有六颗行星以及它们的轨道大小的原因。他把这些结论整理成书发表，定名为宇宙的秘密。这个设想虽带有神秘主义色彩，但却也是一个大胆的探索。,二.天文学家对天体运动进一步的研究,(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，太阳处在椭圆的一个焦点上。,三.开普勒行星运动定律,开普勒第一定律，解决了行星动行的轨道问题，得出了行星运动的轨道不是圆，行星与太阳的距离不断的变化，有时远离太
7、阳，有时靠近太阳，所以行星的运动就不是哥白尼在“日心说”中所提出的行星的运动是圆周运动。,可以推证，当行星离太阳比较近时，运动速度比较快，而离太阳比较远时速度比较慢，这也就是在地理中所提到的，在近日点速度大于远日点速度。,注意：1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。 2、不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。,(2)开普勒第二定律 （面积定律）,对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。,(3)开普勒第三定律 （周期定律）,所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。,行星绕太阳运动都符合：,对于地球和木星，就有：,探究：,结 论,k值与被围绕
8、的中心天体有关，而与环绕天体无关,观察九大行星图思考,2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比24小时短吗?,1、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？,对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动规律：,月球人造卫星以及其他行星的卫星不是绕太阳运动，它们和行星的运动比较，就有：,例两个行星的质量分别是m1、m2，它们绕太阳运行的轨道半长轴分别是R1和R2，则它们的公转周期之比为多少？,实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？,1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；,2、对某一行星来说，它绕太阳做
9、圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；,3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。,意义,开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。,天上的立法者开普勒 约翰开普勒（Johanns Kepler,1571-1630），德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。他以数学的和谐性探索宇宙，在天文学方面做出了巨大的贡献。开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者”。,一不幸的一生 1571年12月27日，开普勒出生在德国威尔的一个贫民家庭。他的祖父曾是当地颇有名
10、望的贵族。但当开普勒出生时，家道已经衰落，全家人就靠经营一家小酒店生活。开普勒是一个早产儿，体质很差。他在童年时代遭遇了很大的不幸，四岁时患上了天花和猩红热，虽侥幸死里逃生，身体却受到了严重的摧残，视力衰弱，一只手半残。,但开普勒身上有一种顽强的进取精神。他放学后要帮助父母料理酒店，但一直坚持努力学习，成绩一直名列前茅。 1587年，开普勒进入蒂宾根大学。这时候，新的不幸又降临到他身上了，父亲病故，母亲被指控有巫术罪而入狱。生活不幸并未使他中止学业，他反而加倍努力学习。在大学学习期间，他受到天文学教授麦斯特林的影响，成为哥白尼学说的拥护者，同时对神学的信仰发生了动摇。开普勒经常在大学里和同学辩
11、论，旗帜鲜明的支持哥白尼的立场。大学毕业后，开普勒获得了天文学硕士的学位，被聘请到格拉茨新教神学院担任教师。后来，由于学校被天主教会控制，开普勒离开神学院前往布拉格，与卓越的天文观察家第谷一起专心地从事天文观测工作。正是第谷发现了开普勒的才能。在第谷的帮助和指导下，开普勒的学业有了巨大的进步。第谷死后，开普勒接替了他的职位，被聘为皇帝的数学家。然而皇帝对他十分悭吝，给他的薪俸仅仅是第谷的一半，还时常拖欠不给。他的这一点点收入不足以养活年迈的母亲和妻儿，因此生活非常困苦。,但开普勒却从未中断过自己的科学研究，并且在这种艰苦的环境下取得了天文学上的累累成果。 1611年，皇帝鲁道夫二世被其弟逼宫退
12、位。开普勒也从此结束了御用数学家的生涯。1612年，开普勒被聘到奥地利林茨的一所大学任教兼作绘制地图的工作。由于校方拖欠薪金，开普勒一家生活拮据。1913年，开普勒的妻子病故，他又与一个贫家女子成婚，生活依然处在艰难困苦中。1618年，三十年战争爆发，开普勒被迫离开林茨，前往意大利波伦那大学任教。即使在这样颠沛流离的环境下，开普勒依然以不舍的精神和紧张的劳动去攻克天文学上的难关。 晚年的开普勒坚持不懈地同唯心主义的宇宙论作斗争。1625年，他写了题为为第谷 o 布拉赫申辩的著作，驳诉了乌尔苏斯对第谷的攻击，因而受到了天主教会的迫害。天主教会将开普勒的着作列为禁书。1626年，一群天主教徒保围了
13、开普勒的住所，扬言要处决他。后来，开普勒因为曾担任皇帝的数学家而幸免遇难。,1630年11月，因数月未得到薪金，生活难以维持，年迈的开普勒不得不亲自到雷根斯堡索取。不幸的是，他刚刚到那里就抱病不起。1630年11月15日，开普勒在一家客栈里悄悄地离开了世界。他死时，除一些书籍和手稿之外，身上仅剩下了7分尼（1马克等于100分尼）。 开普勒被葬于拉提斯本圣彼得堡教堂，战争过后，他的坟墓已当然无存。但他突破性的天文学理论，以及他不懈探索宇宙的精神却成为了后人铭记他的最好的丰碑。,一、行星的运动,“地心说”和“日心说”的发展过程,二.天文学家对天体运动进一步的研究,三.开普勒行星运动定律,四、高中阶段对行星运动的近似化研究,这节课我们学习了,谢谢！,
