1、蓋天說蓋天說中國古代 蓋天說是中國古代最早的一種宇宙蓋天說是中國古代最早的一種宇宙結構學說。這一學說認為，天是圓形的，結構學說。這一學說認為，天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上，地是方像一把張開的大傘覆蓋在地上，地是方形的，像一個棋盤，日月星辰則像爬蟲形的，像一個棋盤，日月星辰則像爬蟲一樣過往天空，因此這一學說又被稱為一樣過往天空，因此這一學說又被稱為“天圓地方說。天圓地方說。”渾天說渾天說中國古代 渾天說認為渾天說認為地球不是孤零零地地球不是孤零零地懸在空中的懸在空中的而是浮在水上而是浮在水上后來又后來又有發展有發展認為地球浮在氣中認為地球浮在氣中因此有因此有可能回旋浮動可能回旋浮動這就

2、是這就是“地有四游地有四游”的的樸素地動說的先河。樸素地動說的先河。 渾天說認為全天恒星都布于一個渾天說認為全天恒星都布于一個“天球天球”上上而日月五星則附麗于而日月五星則附麗于“天天球球”上運行上運行這與現代天文學的天球這與現代天文學的天球概念十分接近。概念十分接近。 西方古代西方古代亞里士多德亞里士多德 公元前335年 地球是球形，是宇宙的中心。 克羅狄斯克羅狄斯托勒密，托勒密，（約公元（約公元90年年168年），年）， “地心說地心說”的集大成的集大成者，生于埃及，父母都者，生于埃及，父母都是希臘人。古希臘天文是希臘人。古希臘天文學家、地理學家和光學學家、地理學家和光學家。家。 托勒密地

3、心體系托勒密地心體系 在當時的歷史條件下，托勒密提出的行星體系學說，是具有進步意義的。首先，它肯定了大地是一個懸空著的沒有支柱的球體。其次，地球不動的觀點符合了當時的宗教信仰，他的地心說也直到一千多年后才被推翻。 哥白尼，波蘭天文學家，哥白尼，波蘭天文學家，提出了提出了日心說日心說，并經過長年的觀察，并經過長年的觀察和計算完成他的偉大著作和計算完成他的偉大著作天球運天球運行論行論。1533年，年，60歲的哥白尼在羅馬做歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演，但直到他臨近古了一系列的講演，但直到他臨近古稀之年才終于決定將它出版。稀之年才終于決定將它出版。1543年年5月月24日去世的那一天才收到出日去

4、世的那一天才收到出版商寄來的一部他寫的書。哥白尼版商寄來的一部他寫的書。哥白尼的的“日心說日心說”沉重地打擊了教會的沉重地打擊了教會的宇宙觀，他是歐洲文藝復興時期的宇宙觀，他是歐洲文藝復興時期的一位巨人。一位巨人。 日心說日心說的主要觀點的主要觀點1.地球是球形。2.地球是運動的。3.太陽是不動的，并且是宇宙的中心。4.地球圍著太陽轉。1548-1600 1564年2月25日1642年1月8日 遠古，人們就夢想能夠飛出地球，去探索星空的秘密導入：從嫦娥奔月到導入：從嫦娥奔月到“阿波羅阿波羅”上上天天“勘測者”月球探測器美國發射的月球軌道器 “阿波羅”11號的登月艙 “阿波羅”11號宇航員阿爾德

5、林在月球表面宇航員阿爾德林在美國國旗旁留影。 “阿波羅”15號的月球車 “阿波羅”11號宇航員阿爾德林邁出登月艙 “阿波羅”17號的月球車在月球上行駛。 環繞月球飛行的“月球勘探者”探測器 嫦娥一號問題問題: : 人類登月的夢想終于實現人類登月的夢想終于實現, ,那那么人類是如何實現這些夢想呢么人類是如何實現這些夢想呢? ?開普勒三大定律開普勒三大定律15711630 所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。1.開普勒第一定律：開普勒第一定律：（軌道定律）軌道定律）FF太陽行星2.開普勒第二定律：開普勒第二定律：（面積定律）（面積定律）太陽和行星的連線在相等的時間內掃過的

6、面積相等。太陽和行星的連線在相等的時間內掃過的面積相等。S1S2S1S2=思考：行星繞太陽運行時各點的速率相同嗎？思考：行星繞太陽運行時各點的速率相同嗎？3.開普勒第三定律：開普勒第三定律： （周期定律）（周期定律）所有行星的軌道半長軸R的立方跟公轉周期T的平方的比值成正比。太陽行星FFROR：半長軸T：公轉周期32RKT、關于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是（、關于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是（ ） A、所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動。、所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動。 B、行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處。、行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處。 C、離太陽

7、越近的行星運動周期越長。、離太陽越近的行星運動周期越長。 D、所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期、所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期 的二次方的比值都相等。的二次方的比值都相等。D想一想，為什么？想一想，為什么？.行星繞恒星的運動軌道如果是圓形，那么運行周期行星繞恒星的運動軌道如果是圓形，那么運行周期T的平方與軌道半徑的平方與軌道半徑r的三次方的比為常數，設的三次方的比為常數，設T2/r3=k,則則常數常數k的大小的大小( ) A . 只與恒星的質量有關只與恒星的質量有關 B. 與恒星的質量及行星的的質量有關與恒星的質量及行星的的質量有關 C. 只與行星的質量有關只與行星的質量有關

8、 D. 與恒星的質量及行星的的速度有關與恒星的質量及行星的的速度有關 小結：小結： R3/T2=k，無論是對于不同行星繞太陽轉還是，無論是對于不同行星繞太陽轉還是 對于不同衛星繞同一個行星轉，都是合適的，對于不同衛星繞同一個行星轉，都是合適的， 只是只是k值不同，值不同，k與行星或衛星無關，僅與與行星或衛星無關，僅與中中 心天體心天體有關。有關。A 行星為什么會如此運行呢？它們為什么既不會脫離太陽，又不會墜向太陽呢？ 二、萬有引力定律二、萬有引力定律 牛頓（1643年（格里歷）1月4日1727年3月31日）經過認真的思考，認為地面上物體的自由下落與天空中月亮圍繞地球轉動的道理是相同的，都是由于

9、地球對它們有引力作用。 為什么同時受重力作用，表現出的現象卻是一個是蘋果落地，一個是月亮圍繞地球轉動呢？月亮為什么不會象蘋果那樣落向地面呢？為了說明在重力作用下，為什么月亮不會落向地面而圍繞地球做圓周運動，牛頓給我們做了一個理想實驗來說明這一問題。牛牛頓頓的的人人造造地地球球衛衛星星草草圖圖物體圍繞地球做圓物體圍繞地球做圓周運動和蘋果落地周運動和蘋果落地一樣也是物體受到一樣也是物體受到重力的一種外在表重力的一種外在表現形式現形式 牛頓總結了前人的研究成果，運用開普勒三大定律和他在力學、數學方面的研究成果，提出了萬有引力定律。 自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的方向沿兩物體的連線，引力的

10、大小跟這兩個物體的質量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。F=Gr2m1m2（1）內容）內容（2）表達式）表達式公式說明：公式說明：3. G為引力常量， G=6.6710-11Nm2/kg2 在數值上等于兩個質量為1kg的物體相距1m時的相互作用力。例題例題NrmmGF6211221100 . 15 . 075501067. 6 并排坐著的兩個人，他們的質心相距0.5m,質量分別是50kg和75kg，請用萬有引力定律來估算他們之間的引力。 解：解： 由估算可知，當兩物體質量不夠大時，相互的引由估算可知，當兩物體質量不夠大時，相互的引力非常小，通常忽略不計力非常小，通常忽略不計引力常量的測

11、量引力常量的測量扭秤實驗扭秤實驗（1）實驗原理：）實驗原理： 科學方法科學方法放大法放大法卡文迪許卡文迪許卡文迪許實驗室卡文迪許實驗室卡文迪許扭稱的測量方法 思考：思考：1、兩個、兩個1千克的物體間的萬有引力很小，千克的物體間的萬有引力很小，它是如何解決的？它是如何解決的？ 2、力很小讀數如何解決？、力很小讀數如何解決？rFrFmmmmrFrFmmmm 扭秤實驗的物理思想和科學方法：扭秤實驗的物理思想和科學方法：扭秤裝置把微小力扭秤裝置把微小力轉變成力矩來反映，扭轉角度又通過光標的移動來反轉變成力矩來反映，扭轉角度又通過光標的移動來反映從而確定物體間的萬有引力映從而確定物體間的萬有引力 （）實

12、驗數據（）實驗數據 G值為值為6.6710-11 Nm2/kg2 G值的物理含義：值的物理含義： 兩個質量為兩個質量為1kg的物體相距的物體相距1m時，它們之時，它們之間萬有引力為間萬有引力為6.6710-11 N如何利用萬有引力定律計算天體的質量和天體的密度？如何利用萬有引力定律計算天體的質量和天體的密度？ 宇宙間一切物體都是相互吸引著的，通常兩個物體間的萬有引力非常微小，但在天體系統中，由于天體的質量均很大，萬有引力就起著決定性的作用。 此作用集中體現在如下兩此作用集中體現在如下兩個方面：個方面：將物體在星球表面所受到的萬有引力近似看作等于物體的重力。星球表面的加速度近似看作是由萬有引力產生的。22MmmgGRMgGR 天體運動視為勻速圓周運動，萬有引力起著向心力的作用。222mrrvmrMmG天體質量的計算 設m是太陽的質量，m是某個行星的質量，r是它們之間的距離，T是行星繞太陽公轉的周期，那么行星做勻速圓周運動所需向心力為：22)2(TmrrmF而行星運動的向心力是由萬有引力提供的，所以 22)2(TmrrmmG23222242GTrMTmrmrrMmG 同樣，根據月球繞地球的運轉周期和軌道同樣，根據月球繞地球的運轉周期和軌道半徑，就可以算出地球的質