第六章　万有引力定律
1.行星的运动
人类对行星运动规律的认识
一、地心说
托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”.
地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行星都绕地球运动．
地心说直到16世纪才被哥白尼推翻.
二、日心说
哥白尼经过近四十年的观测和计算，在16世纪提出了日心说．
日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．
1543 年波兰科学家哥白尼的《天体运行论》 出版，在书中，对日心说有更具体的论述和数学论证。此书的出版是科学史上的一次革命。
天才的观测家：第谷·布拉赫（1546-1601），丹麦天文学家和占星学家，擅长行星的观测
第谷编制的一部恒星表相当准确，至今仍然有使用价值。
他多年精心观测得到大量的资料，为开普勒发现行星运动三定律准备了基础。
数学天才：开普勒（1571-1630），德国天文学家，第谷的助手,擅长数学归纳。
虽然哥白尼、伽利略等人否定了地心说，但仍然认为其他行星围绕太阳做圆周运动。这个观点是错误的，开普勒在第谷对780颗左右恒星观察并有准确记录的基础上，提出了椭圆轨道定律和周期定律。
一、地心说和日心说
托勒密
哥白尼
地球是宇宙的中心，是静止不动的
宇宙的中心是太阳
描述天体的运动遇到了困难
太阳不是宇宙的中心，行星绕太阳的运动轨道不是圆
三.开普勒行星运动规律
1.开普勒第一定律（轨道定律）：
行星的运动轨道是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
椭圆上某点到两个焦点的距离之和
2.开普勒第二定律(速度定律)：
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。
结论：近处速度快；远处速度慢
3.开普勒第三定律（周期定律）：
所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
结 论
1.k值与中心天体（质量）有关，而与环绕天体无关
观察行星图思考
问：
金星与地球都在绕太阳运转,那么金星的公转周期比1年长还是短？
结 论
1.k值与中心天体（质量）有关，而与环绕天体无关
2.离太阳越近行星的运动周期越短
实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？
注意：
（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值 k 是由行星质量所决定的另一恒量．
（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动．
（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的．
地球
问：为什么秋冬两季比春夏两季时间短？
春92天
夏94天
秋89天
冬90天
根据开普勒第二定律（离太阳近处的速度大）。又因为曲线特点（时间=路程/速率）路程相等，速度大的用时短。
真实情况：地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上。
某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3,则卫星运行的周期大约是多少?
2、神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为R0，求飞船由A点到B点所需的时间。
课堂训练
1、哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？
提供数据：
（1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆；
（2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半径R2的18倍。
课堂训练