第一节行星的运动讲课用学案.ppt

人们通过对天体运动的研究,发现 地心说所描述的天体运动十分复杂,而且问题很多.而如果将地球从天体的中心位置移到一个普通的饶太阳运动的行星的位置上,许多问题便可以解决. 问题3：开普勒在研究第谷的数据时发现了什么？他是如何处理的呢？ 如果同学们在做实验的时候，碰到这样的情况你会怎么处理呢？ 虽然哥白尼、伽利略等人否定了地心说，但仍然认为其他行星围绕太阳做简单的完美的圆周运动。1601年，第谷临终前将自己观测并准确记录的资料、数据、图表全部交给了开普勒，希望他能完成天文观测和研究事业。 开普勒用很长的时间对第谷遗留下来的观测资料进行分析。由于火星的数据最多，他将火星选为行星绕日运动的突破口。起先他仍按传统观念，认为行星作匀速圆周运动。但是经过反复推算发现，对火星来说，无论按哥白尼的方法，还是按托勒密或第谷的方法，都不能算出同第谷的观测相合的结果。理论计算跟测量所得的误差最大只有8′。开普勒没有放过这8′的误差，他坚信观测的结果。于是他想到，火星可能不是作匀速圆周运动的。他改用各种不同的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于发现了开普勒第一定律： 问题7：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？速率的数值上存在什么关系？ 因为相等时间内面积相等，所以近日点速率大。 问题8：开普勒是如何发现第三定律的呢？ 1612年左右，开普勒最心爱的小女儿夭折，他的夫人去世，他的靠山和恩人鲁道夫二世被迫退位不久也辞世。家破人亡，靠山倒台，开普勒的境遇十分艰难，但他并未因此而放弃研究。他继续对着第谷留下的那一堆数字去动脑子，去探索各行星轨道之间的几何关系。 行星是在作着椭圆运动，但是它们绕太阳一周到底要多少时间，为什么有的快，有的慢呢？这茫茫宇宙是无法丈量的。开普勒想出了一个妙法，他将人们最熟悉的地球到太阳间的距离R定为1，地球绕太阳的公转周期T是1年，以此为标准再换算其他行星的周期和距离，便得到这么一堆数字： 9.539 29.457 土星 1.000 1.000 地球 5.203 11.862 木星 0.723 0.615 金星 1.524 1.881 火星 0.387 0.241 水星 R T 行星 R T 行星 他们之间到底有什么联系？开普勒看来看去，这些数字四散在桌子上，它们之间就像桌上的蜡烛与天花板上的尘土一般，看不出一点的联系。但是开普勒坚信宇宙是一个和谐的整体。他认为世间一切物体都有一定的和谐的数量关系。于是他将这一堆数字互加、互减、互乘、互除、自乘、自除，翻来倒去，想碰碰能否发现它们之间的规律。这样变了一阵魔方，但终究还是乱麻一团。 经过长期繁复的计算和无数次失败，终于有一天，开普勒得到了这样几行数字： 867.7 867.7 867.7 29.457 土星 140.7 140.7 140.7 11.862 木星 3.54 3.54 3.54 1.881 火星 1.000 1.000 1.000 1.000 地球 0.378 0.378 0.723 0.615 金星 0.058 0.058 0.387 0.241 水星 R3 T2 R T 行星 867.7 867.7 867.7 29.457 土星 140.7 140.7 140.7 11.862 木星 3.54 3.54 3.54 1.881 火星 1.000 1.000 1.000 1.000 地球 0.378 0.378 0.723 0.615 金星 0.058 0.058 0.387 0.241 水星 R3 T2 R T 行星 867.7 867.7 867.7 29.457 土星 140.7 140.7 140.7 11.862 木星 3.54 3.54 3.54 1.881 火星 1.000 1.000 1.000 1.000 地球 0.378 0.378 0.723 0.615 金星 0.058 0.058 0.387 0.241 水星 R3 T2 R T 行星 867.7 867.7 867.7 29.457 土星 140.7 140.7 140.7 11.862 木星 3.54 3.54 3.54 1.881 火星 1.000 1.000 1.000 1.000 地球 0.378 0.378 0.723 0.615 金星 0.058 0.058 0.387 0.241 水星 R3 T2 R T 行星 867.7 867.7 867.7 29.457 土星 140.7 140.7 140.7 11.862 木星 3.54 3.54 3.54 1.881 火星 1.000 1.000 1.000 1.000 地球 0.378 0.378 0.723 0.615 金星 0.058 0.058 0.387 0.241