第六章 万有引力与航天
一、行星的运动
地心说
“地心说”认为：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳，月亮以及其它行星都绕地球运动。
日心说
“日心说”认为：太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳运动。

地心说的代表：
托勒密的天体模型的主要特点是：
1． 绕着某一中心的匀角速运动，符合当时占主导思想的柏拉图的假设，也适合于亚里士多德的物理学，易于被接受。
2． 用几种圆周轨道不同的组合预言了行星的运动位置，与实际相差很小，相比以前的体系有所改进，还能解释行星的亮度变化。
3． 地球不动的说法，对当时人们的生活是令人安慰的假设，也符合基督教信仰。
二、日心说的代表

（4)．恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地　　　　　　　　　　　　　　　 间的距离要大得多。
哥白尼的日心说体系的主要内容是：
(1)．水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。
(2)．月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。
(3)．地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于地球的自转才使我们看到了日月星辰每天东升西落的现象。

为什么“地心说”能统治人们一千多年？
1. 符合人们的日常经验,能解释天文现 象，预测行星方位，在航海、生产中应用。
2. 符合宗教神学关于地球是宇宙的
中心的说法。
最终“日心说”为何能战胜“地心说”？
为科学真理献身的——布鲁诺
布鲁诺
乔尔丹诺·布鲁诺（Giordano Bruno）是举世闻名的文艺复兴时期的思想家。他宣传哥白尼的日心说，宣传进步的宇宙观，反对地心说，反对宗教哲学，引起了罗马宗教裁判所的恐惧和仇恨。1592年，布鲁诺在威尼斯被捕入狱，在被囚禁的八年中，布鲁诺始终坚持自己的学说，最后被宗教裁判所判为“异端”烧死在罗马鲜花广场。
“近代科学之父”——伽利略
伽利略
伽利略·伽利雷 (1564～1642) 是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家；也是近代实验物理学的开拓者。由于他的天文学发现以及他的天文学著作明显的体现出了哥白尼日心说的观点，在1632年2月被宗教法庭判为终身监禁。
天才的观测家
他20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.
毕生精力投入到行星位置的
测量中，他所做的天文仪器观测精度之高，是他同时代的人望尘莫及的.
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
数学天才
按照匀速圆周运动进行
尝试性计算.
与第谷的观测数据有8’的
角度偏差.
“完美”的匀速圆周运动
第一次受到了怀疑.
开普勒（1571-1630），德国天文学家，第谷的助手,擅长数学归纳
三、开普勒行星运动定律
１．开普勒第一定律(椭圆轨道定律)：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
o
焦点
焦点
半长轴a
椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系?
２．开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积．
离
太
阳
近
时
速
度
快
离
太
阳
远
时
速
度
慢
３．开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的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．
问题猜想:
这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系,但是比值k是一个与行星无关的常量,那么你能猜想出它可能跟谁有关呢?
观察八大行星图思考
2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一年肯定比365天短吗?
1、海王星离太阳“最远”的行星，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？
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？
1、行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；
2、对某一行星来说，它绕太阳做圆
周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；
3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
例题:
若已知地球对它所有卫星的k值等于1.01×1013m3/s2 ,试求出月球运行的轨道半径.(月球绕地球运转的周期大约是27天)
1、开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）
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。

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公转周期的平方的比值都相等．
（k 的大小与行星无关，只与太阳质量有关。）
小结
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． 即 k 值只与中心天体有关，与环绕天体无关
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．
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r，求飞船
由A点到B点所需的时间。
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