自遠古以來，當人們仰望星空時，天空中壯麗璀璨的景象便吸引了他們的注意。智慧的頭腦開始探索星體運動的奧秘。到了17世紀，牛頓以他偉大的工作把天空中的現象與地面上的現象統一起來，成功地解釋了天體運行的規律。課程導入01探索歷程“天圓如張蓋,地方如棋局”中國古人根據有限范圍內的觀察（如日月星辰東升西落、遠處天壤相接等），得出“天圓地方”之類的想法。01探索歷程“天之包地,猶殼之裹黃”張衡渾天儀天是一個圓球，地則位于這個圓球的中間—-比蓋天說合理02地心說托勒密提出地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動。02地心說行星逆行但是隨著新的天文觀測事實的出現，隨著人們對天體運動的不斷研究，發現“地心說”所描述的天體的運動不僅復雜而且問題很多。地心說可以解釋和預言大量的天文現象02地心說的不足行星逆行地心說可以解釋和預言大量的天文現象02地心說的不足托勒密提出地心說的描述過于復雜，能否換一個角度來考慮天體的運動？03日心說波蘭天文學家哥白尼經過近四十年的觀測和計算，于1543年出版了“天體運行論”正式提出“日心說”。哥白尼以及日心說，建立了全新的模型，問題一下變得簡單。日心說開啟了現代天文學的時代。解放后的天文學家，在新的模型的基礎上展開工作，讓整個天文學都獲得了長足的進步。哥白尼03日心說同樣是描述行星的運動，這兩種學說的區別體現在哪里呢？04天才的觀測家哥白尼之后，第谷連續20年對行星的位置進行了較仔細的測量，大大提高了測量的精確程度。在第谷之前，人們測量天體位置的誤差大約是10′，第谷把這個不確定性減小到2′。他的觀測數據為哥白尼的學說提供了有力支持。第谷05真理超出期望地心說日心說古人都把天體的運動看的很神圣，認為天體的運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動。05真理超出期望開普勒總結了第谷的全部觀測資料，他得到的結果與第谷的觀察數據相差8ˊ，而當時第谷公認的誤差為2ˊ，他得到的結果與第谷的觀察數據相不一致。開普勒經過20年的研究和四年多的刻苦計算，先后否定了19種設想，最終發現行星運行軌道是橢圓并由此發現了行星運動三大定律開普勒01開普勒第一定律

所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。aFF地球太陽認識橢圓：做一做把白紙鋪在木板上，然后按上圖釘。把細繩的兩端系在圖釘上，用一支鉛筆緊貼著細繩滑動，使繩始終保持張緊狀態。鉛筆在紙上畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫作橢圓的焦點。保持繩長不變，當兩焦點不斷靠近時，橢圓形狀如何變化?焦點重合時，半長軸轉變為什么？認識橢圓aF2F1地球太陽焦點：F1和F2半長軸：OA和OB半短軸：OC和OD01開普勒第一定律

所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。aFF地球太陽說明：1.太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點處。2.不同行星軌道不同，但所有軌道的有一個焦點重合。開普勒第一定律也常說成軌道定律02開普勒第二定律對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過的面積相等。開普勒第二定律也常說成面積定律02開普勒第二定律在相等的時間內，面積SA＝SB，這說明離太陽越近，行星在相等時間內經過的弧長越長，即行星的速率越大;離太陽越遠，行星速率越小。同一行星在近日點時速度最大，在遠日點時速度最小。思考你認為春夏兩季的時間長還是秋冬兩季的時間長？春夏兩季（186天）比秋冬兩季（179天）要長。03開普勒第三定律行星軌道半長軸a(106km)公轉周期T(年)水星57.90.241金星108.20.615地球149.61.00火星227.91.88木星778.311.86土星1427.029.46天王星2882.384.00海王星4523.9164.8003開普勒第三定律行星軌道半長軸a2公轉周期T水星3352.410.241金星11707.240.615地球22380.161.00火星51938.411.88木星605750.8911.86土星203632929.46天王星8307653.2984.00海王星20465671.21164.8003開普勒第三定律行星軌道半長軸a1.5公轉周期T水星3352.410.241金星11707.240.615地球22380.161.00火星51938.411.88木星605750.8911.86土星203632929.46天王星8307653.2984.00海王星20465671.21164.8003開普勒第三定律所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比都相等。思考：k可能跟誰有關?行星？太陽？開普勒第三定律也常說成周期定律03開普勒第三定律行星/衛星半長軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步衛星0.042413.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013k值與環繞天體無關，由中心天體決定。03開普勒第三定律開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環繞系統，不同的環繞系統，k值不同。太陽系中行星所有繞恒星運動的行星繞地球運動的衛星04高中階段的近似04高中階段的近似1、行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心上；2、行星做勻速圓周運動；3、所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的二