4.1从托勒密到开普勒_课件——2020-2021学年高一下学期物理沪科版必修二(共21张PPT)

(共21张PPT)
第5章
万有引力与航天
5.1
从托勒密到开普勒
让我们一起跨越千年时空，重温
古人对宇宙认识的发展历程吧！
天体究竟做
怎样的运动呢？
托勒密
一、托勒密和他的“地心说”
1、公元前400年，古希腊哲学家天体模型：天空有球壳，天体镶嵌其中，围绕地球旋转。
2、在希腊天体模型基础上，公元150年，托勒密提出“地心说”：认为地球是宇宙中心，岿然不动，月亮、太阳、行星都绕地球运动，把每个球面称为一重天，全部恒星镶嵌在第八重天上，第九重天是最高天，是神居住的地方。
3、对地心说的评价
（
1）成功之处:
a.建立了“地心”模型，符合人们坐地观天习惯
b.能预报长时间内行星位置，预报日食、月食发生等，也成功的解释了一些天文现象
（3）局限性:
a.客观事实不符
b.带有浓浓的“神学”色彩
二.哥白尼迎来了科学的春天
地心说越来越不能满足人们解释观测到的天文现象的要求，哥白尼经过长期的观测和反复运算，逐渐形成了他自己的新宇宙观（解放让思想，跳出地球看宇宙）。
太阳
日心说模型
哥
白
尼
1、哥白尼的研究方法
长期的观测
哥白尼的新宇宙观
大胆的猜测
反复的计算
日心说：太阳是不动的，且位于宇宙的中心，包
括地球在内的所有行星都围绕太阳做匀速圆周运动。
2、哥白尼的研究成就
：
（1）
建立了更科学的“日心”模型天体运动的描述大为简化。
（2）算出了每颗行星绕太阳运行的周期，且在历史上第一次算出了每颗行星到太阳的距离，且与现代公认值非常的接近。
（
3）打破了过去以自我为中心的历史束缚，是一次真正意义上的科学革命和思想解放运动。
后人把历史上这次勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”
“日心说”迎来了近代科学的春天，从此“自然科学便开始从神学中解放出来。”由于这种学说和宗教的主张是矛盾的，为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判活活烧死，伽利略受到残酷的迫害。但正如布鲁诺所说，黑暗必将过去，黎明终将来临。
思考：“日心说”的观点绝对正确吗？
答：日心说也有局限性。
(1)把太阳当成宇宙的中心，实际上太阳仅是太阳系的中心，而不是宇宙的中心。
(2)沿用了行星在圆形轨道上做匀速圆周运动的陈旧观念。其实行星运动的轨迹不是圆，线速度大小也不是不变的。
所以它只是相比“地心说”，显得更接近事实而已。（事实是地球绕太阳转）
三.开普勒提出行星运动三定律
1.第谷的观测
第谷（1546-1601），丹麦天文学家，出色的观测家，历时20年记录了行星、月亮、彗星的位置，积累了大量的观测资料，并在临终前将观测记录全部留给了他的助手开普勒。为开普勒的研究奠定了坚实的基础。
开普勒研究了第谷连续20
年的观测数据，希望进一步解
释哥白尼的行星圆形轨道模型。
但他失败了。因为他得到的结
果与第谷的观测数据至少有8′
的误差，开普勒坚信这不是第谷的粗心，而是哥白尼的理论还需要进一步完善。从此他开始研究行星的非匀速圆周运动。
经过多年的埋头计算，数次否定自己的设想，历时十年，开普勒最终发现了更精确的行星运动规律，并先后提出了行星运动的三大定律。
开普勒(1571-
1630)是德国近
代著名的天文学
家、数学家、物
理学家和哲学家
2.开普勒的研究
开普勒（德国）
四年多的刻苦计算
↓
第
谷（丹麦）
二十年的精心观测
↓
8分的误差
否定19
种假设
↓
行星轨道为椭圆
若是匀速圆
周运动……
怎么回事
呢……
潜心研究
3、开普勒行星运动三定律
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。
２.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的面积相等。
　离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。
３.第三定律（周期定律）：所有行星轨道的半
长轴的立方与公转周期的平方的比值都相等。
比值k是与行星
无关而只与太
阳有关的常量。
对定律的几点理解：
（1）定律同样适用于卫星绕行星的运动。（规律是相通的）
（2）对于绕同一中心天体运行的所有行星（或卫星），其k值是相同的；对于绕不同天体运行的所有行星（或卫星），其k值是不同的。k值与中心天体有关。
（3）作为近似处理，椭圆轨道有时会被简化为圆轨道。
思考：开普勒行星运动三定律分别是从哪几个方面来描述行星绕太阳运动的规律的？
答：分别从运动轨道、行星线速度的变化以及轨道与周期的关系三方面揭示行星绕太阳运动的规律的。
A
图1
B
D