地心說

認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽、月亮以及其他的行星都繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，地心說的代表人物是古希臘的科學(xué)家和哲學(xué)家亞里士多德。

日心說

認(rèn)為太陽是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，地球等一切的行星都繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)。

日心說的代表人物是阿里斯塔克、哥白尼、布魯諾、伽利略、第谷和開普勒。

阿里斯塔克是第一個(gè)提出日心說的天文學(xué)家；哥白尼在《天體運(yùn)動(dòng)論》一書中，對(duì)日心說提出更具體的論述和數(shù)學(xué)論據(jù)；布魯諾、伽利略是為之奮斗的人；開普勒是提出行星圍繞恒星做橢圓運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的人。

喬爾丹諾．布魯諾，文藝復(fù)興時(shí)期意大利思想家、自然科學(xué)家、哲學(xué)家和文學(xué)家。作為思想自由的象征，他鼓舞了16世紀(jì)歐洲的自由運(yùn)動(dòng)，成為西方思想史上重要人物之一。

他勇敢地捍衛(wèi)和發(fā)展了哥白尼的太陽中心說，并把它傳遍歐洲，被世人譽(yù)為是反教會(huì)、反經(jīng)院哲學(xué)的無畏戰(zhàn)士，是捍衛(wèi)真理的殉葬者。由于批判經(jīng)院哲學(xué)和神學(xué)，反對(duì)地心說，宣傳日心說和宇宙觀、宗教哲學(xué)，1592年被捕入獄，最后被宗教裁判所判為“異端”燒死在羅馬鮮花廣場(chǎng)。

伽利略。意大利數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家，科學(xué)革命的先驅(qū)。伽利略發(fā)明了擺針和溫度計(jì)，在科學(xué)上為人類作出過巨大貢獻(xiàn)，是近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的奠基人之一。

歷史上他首先在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上融匯貫通了數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三門知識(shí)，擴(kuò)大、加深并改變了人類對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的認(rèn)識(shí)。

伽利略從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出自由落體定律、慣性定律和伽利略相對(duì)性原理等。從而推翻了亞里士多德物理學(xué)的許多臆斷，奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，反駁了托勒密的地心體系，有力地支持了哥白尼的日心學(xué)說。他以系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀察推翻了純屬思辨?zhèn)鹘y(tǒng)的自然觀，開創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為根據(jù)并具有嚴(yán)密邏輯體系的近代科學(xué)。因此被譽(yù)為“近代力學(xué)之父”、“現(xiàn)代科學(xué)之父”。其工作為牛頓的理論體系的建立奠定了基礎(chǔ)。1633年以“反對(duì)教皇、宣揚(yáng)邪學(xué)”被羅馬宗教裁判所判處終生監(jiān)禁。

哥白尼的宇宙體系動(dòng)搖了基督教宇宙體系的根基，但他并沒有在天文測(cè)算的精確度上有多大的提高，近代早起最重要的工作由丹麥的谷底進(jìn)行的。

德國物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師谷底的全部觀測(cè)資料及觀測(cè)數(shù)據(jù)，也是以行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來思考和計(jì)算的，因?yàn)椴还苁恰暗匦恼f”還是“日心說”，都把天體運(yùn)動(dòng)看的很神圣，認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)必然是最完美的最和諧的勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過四年多刻苦的計(jì)算，最后計(jì)算出行星是太陽運(yùn)動(dòng)的，并且運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓，證明了哥白尼的“日心說”是正確的，并總結(jié)了行星運(yùn)動(dòng)三大定律。

開普勒第一定律

 開普勒第一定律即為橢圓軌道定律，其內(nèi)容為：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，如圖。此定律說明不同行星的橢圓軌道是不同的。

開普勒第二定律

開普勒第二定律又叫面積定律，其內(nèi)容為：連接太陽和行星的連線（矢徑）在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，如圖。

此定律說明行星離太陽越近，其運(yùn)行速率越大。

開普勒第三定律

開普勒第三定律即為周期定律，其內(nèi)容為：行星軌道半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值是一個(gè)常數(shù)。即，其中r代表橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，T代表行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期，k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量。

對(duì)的認(rèn)識(shí)：在圖中，半長(zhǎng)軸是AB間距的一半，不要認(rèn)為a等于太陽到A點(diǎn)的距離；T是公轉(zhuǎn)周期，不要誤認(rèn)為是自轉(zhuǎn)周期，如地球的公轉(zhuǎn)周期是一年，不是一天。

說明

（1）在以后的計(jì)算問題中，我們都把行星的軌道近似為圓，把衛(wèi)星的運(yùn)行軌道也近似為圓，這樣就使問題變得簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況也相差不大。

（2）在上述情況下，的表達(dá)式中，a就是圓的半徑R，利用的結(jié)論解決某些問題很方便。

注意

①比例系數(shù)k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量，但不是恒量，在不同的星系中，k值不相同。

②在太陽系中，不同行星的半長(zhǎng)軸都不相同，故其公轉(zhuǎn)周期也不相等。

③衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)、地球繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)遵循相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

易錯(cuò)點(diǎn)

在認(rèn)識(shí)行星做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力大小及速度大小時(shí)易錯(cuò)，行星的運(yùn)動(dòng)符合能量守恒定律，它們離太陽近時(shí)半徑小，速度大，向心力也大；離太陽遠(yuǎn)時(shí)半徑大，速度小，向心力也小，另一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)是找橢圓的半長(zhǎng)軸時(shí)易錯(cuò)，許多同學(xué)在初學(xué)時(shí)，往往將2倍的半長(zhǎng)軸代入題中進(jìn)行運(yùn)算。

忽略點(diǎn)

本節(jié)中的行星運(yùn)動(dòng)的軌道為橢圓，是曲線運(yùn)動(dòng)，行星在軌道上任一點(diǎn)的速度方向沿該點(diǎn)的切線方向，速度方向易忽略，如：有部分同學(xué)認(rèn)為行星的速度方向垂直于行星與太陽的連線，這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，是將行星的運(yùn)動(dòng)視為圓周運(yùn)動(dòng)，而實(shí)質(zhì)上其軌道為橢圓。

下圖為地球繞太陽運(yùn)行示意圖，圖中橢圓表示地球公轉(zhuǎn)軌道，中國農(nóng)歷節(jié)氣中的春分、秋分、夏至、冬至?xí)r地球所在位置如圖所示。

地球繞日運(yùn)行時(shí)，對(duì)北半球的觀察者而言，在冬天經(jīng)過近日點(diǎn)，夏天經(jīng)過遠(yuǎn)日點(diǎn)，由開普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天運(yùn)動(dòng)得快一些，因此地球軌道上相當(dāng)于春夏部分比秋冬部分要長(zhǎng)些，從圖中看出春分到秋分的春夏兩季地日連線所掃過的面積比從秋分到次年春分的秋冬兩季地日連線所掃過的面積大，即春夏兩季比秋冬兩季長(zhǎng)一些，一年之內(nèi)，春夏兩季共186天，而秋冬兩季只有179天。

1. 關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，下列說法符合史實(shí)的是（）

A 開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

B 開普勒在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

C 開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因。

D 開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力。

2. 開普勒于1609-1619發(fā)表了他發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，后人稱之為開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（）

A 所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，太陽處在圓心上。

B 對(duì)任何一顆行星來說，離太陽越近，運(yùn)行速率越大。

C 行星公轉(zhuǎn)周期和行星的質(zhì)量有關(guān)

D 所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸與公轉(zhuǎn)周期成正比

1. B

2. B