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第一节：行星的运动 材料鉴赏：我国古代先民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣的半球大锅，覆盖在大地上，而北极则是盖天的顶；又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方说”。东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。 * 万有引力与航天 中国古代通常将历法和天文联系在一起，历法注重天体运行的长时间段的重复周期，而不注重天体在三维空间中的运行情况。与古希腊人和中世纪的欧洲人不同，中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论，在汉朝的大部分时期，人们满足与这样的假设：有人居住的世界是一小块中心区域，靠近平面大地中央，这个平面大地是一个饶着倾斜的轴旋转的天球的直径面，天体在该天球的内面移动，但它们靠什么机制运动则没有讨论。 中国古代有丰富的天文记录，公元前第二个千年的后期，甲骨文中已有记载了行星的现象。从公元200年开始，在官方文件中已有关于行星的记载，还有流星雨、彗星、日食、太阳黑子以及极光等的记载，这些现象的观测者都使用了制作精良的大型浑天仪和其他刻度仪器，所观测的天体位置，其精确程度毫不逊色于欧洲在第谷之前的观测。 在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如太阳、月亮、夜空中闪烁的星星等等，吸引了人们的注意，智慧的头脑开始探索天体运动的奥秘。它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束呢？ 经过不懈的努力，科学家们对它们有了初步的了解，这节课我们就循着前人的足迹学习行星运动的情况。 问题情景： 问题2.什么是“地心说”?什么是“日心说”? 问题1.古人对天体运动存在哪些看法? 公元2世纪,埃及人托勒密(约90---168)系统地提出了以地球为宇宙中心的学说(地心说),认为地球是宇宙的中心,其他的行星和恒星都绕地球转动.为了解释行星的逆行,他还用80多个圆的复杂组合来描述行星的运动,虽然解决了一些问题,但过程相当的复杂. 由于托勒密的观点和教会的神权思想(上帝创造一切,人类为宇宙的中心)一致,教会大力支持和保护,另一方面也很符合人们的视觉常规,所以成为中世纪(476----1640资产阶级革命爆发)欧洲占统治地位的宇宙观. 16世纪，波兰天文学家哥白尼根据天文观测的大量资料经过长达40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心体系”宇宙图景. 哥白尼的日心说 哥白尼的《天体运行论》及其使用过的观测、计算仪器复制品 哥白尼去世后三年,丹麦的天才观测家第谷·布拉赫把他的全部身心都投入到行星位置的观测中,坚持20多年精密的观测,积累了大量珍贵的资料,把以前天体位置的误差从10′减少到2′,为哥白尼的日心说提供了事实的依据. 问题3.哪种学说统治地位的时间较长? 问题4.两种学说争论的结果又是什么呢? 1600年,出生于德国的开普勒成了第谷·布拉赫的学生,和他一起工作.在对火星轨道的研究中,70多次的尝试都发现第谷数据和哥白尼在《天体运行论》所描述的轨道有至少8′的误差. 出于对第谷数据的深信,他开始怀疑行星绕太阳的运动一定是完美的匀速圆周运动了.经过20年一次又一次的假设,推理,在1609和1619年发表了行星运动的三个定律. 开普勒三大定律 1.开普勒第一定律 （几何定律） 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上． 那么这个椭圆是怎么形成的呢?它具有什么样的特点呢?下面我们就来演示一下. 2.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． 开普勒第二定律 （面积定律） 行星绕太阳运行时各点的速率相同吗? *