(共18张PPT)
第一节 行星的运动
托勒密
时代背景
在神权统治下,“天体”被称为“圣岸”,它只属于神不属于科学。按照《圣经》的说法:天空充满各种等级的“天使”和一个套着一个的水晶球,而静止不动的地球居于这些水晶球的中心。太阳围绕着地球转动,因为上帝创造太阳的目的,就是要照亮地球,施恩与人类。
至于天体的运转,是因为每一个天体都有一个天使在拉着他走。天体的运转取决于“天使”的意识,而天使的意志是人类不能揣摩的。如果人类能够解决一些问题,那是因为上帝通过天体对我们做启示。
时代背景
公元2世纪,古希腊天文学家托勒密总结前人400年的观察,完成《天文集》,提出“地球是宇宙的中心”。因为与《圣经》中的记载相一致,被中世纪的神学家们奉若质保,被神学家所利用和把持了1400多年。
即使当时发现很多与地心说不符的现象,碍于神权统治和人们思想的封建,都没有人敢提出反对的声音。
哥白尼的《天体运行》是1543年出版的。他提出“太阳中心说”,遭到教会的反对。
新教会首领路德严厉批评哥白尼学说:这位天文学家想证明的是地球而不是日、月、星辰在运转,正如人坐在车船之中,以为人是静止的,而说土地和书目在他面前跑过一样。今天喜欢卖弄聪明的人总喜欢造出一些新花样,并且以为凡是自己干的总是好的,傻瓜才想把整个天文学推翻。
哥白尼《天体运行》出版后,罗马教廷并没有立马解决这个危害,容忍了它存在70多年,这也让更多的天文研究者看到了它。
时代背景
公元前1571年12月27日,约翰内斯开普勒出生在德国符腾堡的小镇。
开普勒刚出生,家族就开始日渐衰弱了。
开普勒自小就体弱多病,他的视力很差,不仅仅是近视,还散光。
他数学非常好,还学习了古希腊语和拉丁语。
1594年,开普勒还没有结束硕士的学习,就接到了教会学校的数学教师的任命,并且可以参加年历的编制工作。
1595年开普勒出版了自己的处女作《宇宙的奥秘》,并将书寄给了第谷。
第谷出身于丹麦贵族家庭,14岁因为一次日食对天文学产生浓厚的兴趣。他有很高的观测才能,深受丹麦国王的赏识。但是丹麦国王去世了,没有了支持者,被极度的臣子驱赶离开了丹麦。但是爱好天文学的奥地利国王“普道尔夫二世”支持了他吗,在布拉格为他建造了一个天文台。
1590年4月27日,开普勒和一个磨坊主的女儿结婚。他的妻子家比较富有,生活有了保障,他可以安心的搞他的学术研究。
但是很不幸......
他婚内接连失去一个儿子和一个女儿,都是出生没几年就夭亡了.....
与此同时,当时的反宗教革命活动使得在教会任职的开普勒惨遭驱赶......
远在布拉格的帝谷听说了开普勒的遭遇,邀请开普勒来到布拉格,帮助他一起完成观测行星运行的工作。与1600年,开普勒出事后,他来到了布拉格,当弟谷的观测行星运行的得力助手。
好景不长,没有多久,第谷生病不治去世了,将珍贵的20年的观测数据留给了开普勒。
1609年夏天,开普勒《新天文学》出版,这部书的第44章记录了他概括的行星的运动两条定律。
1. 椭圆定律
2. 面积定律
距离他1600年拿到第谷手稿,已有九年。
1619年,开普勒在《宇宙和谐论》发表这一发现.即开普勒第三定律。历时19年。
开普勒一直就体弱多病,在加上当时他在德国,皇帝和权贵都大肆挥霍,长期拖欠他的薪水,使得他晚年生活无着,不得不长途跋涉索取欠薪,最后潦倒在异乡客栈,贫病而死。1630年11月15日,开普勒去世,客死异乡,身边无一亲人。年仅59岁。
20世纪英国物理学家卢瑟福说过:任何一个人都不可能突然作出重大的发现,因为这部符合事物发展的规律。科学是一步一步的前进的,每个人都要一考前辈的工作......科学家不是一考某个人的思想、而是一考千人凝聚的智慧。开普勒发现行星运行定律正是体现了知识的继承、积累和发展。
开普勒行星运动定律
二、开普勒行星运动定律
开普勒第一定律
(轨道定律)
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上
二、开普勒行星运动定律
开普勒第二定律
(面积定律)
对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积
二、开普勒行星运动定律
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它的公转周期的二次方的比值都相等
表达式:
半长轴
行星绕太阳公转周期
k只与中心天体有关
三、行星运动的近似处理
实际上,行星的轨道与圆十分接近,在中学阶段的研究我们按圆轨道处理
1.行星绕太阳的运动轨道十分接近圆,太阳处在圆心;
2.对某一个行星来说,它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)大小不变,即行星做匀速圆周运动;