第一節

行星的運動第七章萬有引力與宇宙航行1.物理觀念：了解人類對行星運動規律的認識歷程，了解地心說與日心說的主要內容和代表人物，理解開普勒行星運動定律2.科學思維：知道開普勒定律，知道開普勒定律的科學價值，構建行星運動模型3.科學探究：歸納總結開普勒定律的科學認知過程4.科學態度與責任：認識到相信自然的簡單和諧是科學家研究的動力之一，尊重客觀事實、堅持實事求是是科學研究的基本態度和社會責任教學目標柏拉圖亞里士多德歐多克斯阿波羅尼托勒密哥白尼第谷開普勒牛頓公元前550年1687年提出:大地是一個球體提出:地心說提出：水晶球模型(地心說）提出：本輪和均輪觀點(地心說）提出：完整的地心說提出：日心說記錄大量天文測量數據提出行星運動三大定律用萬有引力定律解開了一切的奧秘地心說到日心說人類經歷了2000多年的思考地心說日心說古人眼中的五大行星畢達哥拉斯（Pythagoras，約公元前580年~約前500年），古希臘數學家、哲學家。

提出大地不是平的而是一個球體，整個宇宙遵循一個和諧的數學規則。柏拉圖（Plato，公元前427年—公元前347年），是古希臘偉大的哲學家，也是整個西方文化中最偉大的哲學家和思想家之一。他是蘇格拉底的學生，亞里士多德的老師。提出地心說，認為地球是宇宙的中心，太陽繞著地球轉。歐多克斯（Eudoxus公元前408-355年），希臘天文學家和數學家。他也是普拉圖的學生，人類歷史上第一次用幾何學模型研究天梯運動的人。提出了同心球理論，也就是地心說。提出了水晶球模型,從而完善了地心說。亞里士多德（Aristotle，公元前384～前322），古代先哲，古希臘人，世界古代史上偉大的哲學家、科學家和教育家之一，堪稱希臘哲學的集大成者。他是柏拉圖的學生，亞歷山大的老師。阿波羅尼奧斯（英文：Apollonius，約公元前262～約公元前190年），古希臘數學家，與歐幾里得、阿基米德齊名。他的著作《圓錐曲線論》是古代世界光輝的科學成果，他將圓錐曲線的性質網羅殆盡，幾乎使后人沒有插足的余地。提出了本輪和均輪觀點,完善了地心說。完整了地心說，他之后地心說統治了地球將近1500年克羅狄斯·托勒密（約90年—168年），是希臘數學家，天文學家，地理學家和占星家。在托勒密最重要的著作叫《天文學大成》，基本上解釋了四季晝夜更替、日食月食、月球運動、五大行星的運動規律、太陽的運動、如何測量地球到月亮和太陽的距離。托勒密的地心說，是一個很有想象力的行星運動模型。通過數學的方法提出了日心說尼古拉·哥白尼（Kopernik，1473年2月19日–1543年5月24日），文藝復興時期波蘭天文學家、數學家。在哥白尼40歲時，他提出了日心說，改變了人類對自然對自身的看法。并經過長年的觀察和計算完成他的偉大著作《天球運行論》第谷·布拉赫（TychoBrahe，1546年12月14日－1601年10月24日），丹麥天文學家和占星學家。在汶島建造天堡觀象臺，經過20年的觀測，第谷發現了許多新的天文現象。留下了珍貴的觀測記錄數據。提出了地緣日心說。這個理論有兩大優點：它符合我們對世界如何運作的深刻直覺，與已有數據的吻合程度也比哥白尼體系更好。他最大的功勞是給自己的學生開普勒留下了20年的天文觀測記錄。

提出偉大的行星運動的三大定律，并非常全面的解釋了日心說。為牛頓研究天體運動發現萬有引力定律奠定了基礎。約翰尼斯·開普勒（德語：JohannesKepler），德國天文學家、數學家與占星家，1571年12月27日-1630年11月15日。開普勒發現了行星運動三大定律，分別是軌道定律、面積定律和周期定律。

提出了萬有引力定律.牛頓的研究跟前人的研究有所不同。其他人研究了誰是太陽系的中心的問題。而牛頓研究了為什么是中心的問題，牛頓說只要具備條件誰都可以是中心。在太陽系中太陽具備了這個條件，所以它是中心。艾薩克·牛頓（1643年1月4日—1727年3月31日），爵士，英國皇家學會會長，英國著名的物理學家、數學家，百科全書式的“全才”，著有《自然哲學的數學原理》《光學》。太陽系實際上的運動是這樣的人類目前對宇宙的認識開普勒行星運動定律

德國天文學家開普勒用20年的時間研究了丹麥天文學家第谷的行星觀測記錄，發現如果假定行星的運動是勻速圓周運動，計算所得的數據與觀測數據不符；只有假設行星繞太陽運動地軌道不是圓，而是橢圓，才能解釋這種差別。他還發現了行星運動地其他規律。開普勒分別1609年和1619年發表了他發現的行星運動規律，后人稱為開普勒行星運動定律。開普勒行第一定律軌道定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。開普勒行第二定律面積定律：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。ABCDS1S2S2=S1開普勒行第三定律周期定律：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。條件：必須繞著同一個中心天體運動

開普勒行三定律1.軌道定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。2.面積定律：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。

行星運動的近似處理例題1：地球公轉軌道半徑在天文學上常用來作為長度單位，叫作太天文單位，用過來量度太陽系內天體與太陽的距離。已知火星公轉的軌道半徑是1.5AU，根據開普勒第三定律，火星公轉的周期是多少個地球日？火星地球1.5AU1AU

例題