万有引力和航天万有引力和航天万有引力和航天万有引力和航天一一一一. . . .行星的运动行星的运动行星的运动行星的运动学习要求学习要求知道地心说和日心说的基本内容。知道地心说和日心说的基本内容。知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。太阳处在椭圆的一个焦点上。知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的知道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，且这个比值与公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量无关。行星的质量无关，但与太阳的质量无关。 认为地球是宇宙中心，任何星球都围认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。该学说最初由古希腊学者绕地球旋转。该学说最初由古希腊学者欧多欧多克斯克斯提出，后经提出，后经亚里士多德、托勒密亚里士多德、托勒密进一步进一步发展而逐渐建立和完善起来。尽管它把地球发展而逐渐建立和完善起来。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。不应抹杀。一、地心说一、地心说一、地心说一、地心说地心说地心说o托勒密于公元二世纪，托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构提出了自己的宇宙结构学说，即学说，即“地心说地心说”. .o地心说认为地球是宇宙地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行太阳、月亮及其他的行星都绕地球运动星都绕地球运动 o地心说直到地心说直到1616世纪才被世纪才被哥白尼推翻哥白尼推翻. .托托 勒勒 密（古希腊）密（古希腊）（符合人们的直接经验）（符合人们的直接经验）二、日心说二、日心说二、日心说二、日心说 认为太阳是宇宙的中心，地认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动。日球和其他行星都绕太阳转动。日心说最早于十六世纪，由波兰天心说最早于十六世纪，由波兰天文学家哥白尼提出。文学家哥白尼提出。 哥白尼认为，地球不是宇宙哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星，太的中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙的中心，一年的周期阳才是宇宙的中心，一年的周期是地球每年绕太阳公转一周的反是地球每年绕太阳公转一周的反映。映。 日心说o哥白尼在哥白尼在1616世纪提出了世纪提出了日心说日心说o日心说认为太阳是静止日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行不动的，地球和其他行星都绕太阳运动星都绕太阳运动o1543 1543 年哥白尼的年哥白尼的天天体运行论体运行论 出版，书出版，书中详细描述了日心说理中详细描述了日心说理论论. .哥哥 白白 尼尼( (波兰）波兰）丹麦天文学家，精于观测。1601年，第谷临终前，把自己毕生对火星的观测资料全部留给了开普勒，委托他进行整理研究。15721572年，他观测到仙年，他观测到仙后座出现了一颗过去从后座出现了一颗过去从来没见过的亮星。来没见过的亮星。第谷（丹麦）第谷（丹麦）仙后座的新星爆发仙后座的新星爆发开普勒（德国）开普勒（德国）在天文学史上，开普勒在天文学史上，开普勒享有享有“天空立法者天空立法者”的盛的盛誉。誉。开普勒观念的基础是日开普勒观念的基础是日心说。心说。16091609年和年和16191619年发表了年发表了行星运动的三个定律。行星运动的三个定律。三、开普勒三定律三、开普勒三定律三、开普勒三定律三、开普勒三定律开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。行星轨道行星轨道焦点焦点太阳太阳焦点焦点半长轴半长轴abo图钉图钉图钉图钉半半短短轴轴看看P P29 29 3 3 3 3、开普勒三定律、开普勒三定律、开普勒三定律、开普勒三定律开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。行星轨道行星轨道开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律） 对任意一个行星来说对任意一个行星来说对任意一个行星来说对任意一个行星来说, , , ,太阳和行星的连线在相太阳和行星的连线在相太阳和行星的连线在相太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。等的时间内扫过相等的面积。等的时间内扫过相等的面积。等的时间内扫过相等的面积。即近日点速率最大，即近日点速率最大，即近日点速率最大，即近日点速率最大，远日点速率最小。远日点速率最小。远日点速率最小。远日点速率最小。焦点焦点太阳太阳 开普勒自发表了第一、二开普勒自发表了第一、二开普勒自发表了第一、二开普勒自发表了第一、二定律后，又过了十年，经过更定律后，又过了十年，经过更定律后，又过了十年，经过更定律后，又过了十年，经过更加艰苦的努力，在数字的海洋加艰苦的努力，在数字的海洋加艰苦的努力，在数字的海洋加艰苦的努力，在数字的海洋里提炼出了联系各行星轨道的里提炼出了联系各行星轨道的里提炼出了联系各行星轨道的里提炼出了联系各行星轨道的第三定律。第三定律。第三定律。第三定律。 3 3 3 3、开普勒三定律、开普勒三定律、开普勒三定律、开普勒三定律开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律）开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律）开普勒第二定律（面积定律） 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律）开普勒第三定律（周期定律） 所有行星的椭圆轨道的半长轴所有行星的椭圆轨道的半长轴所有行星的椭圆轨道的半长轴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三次方跟它的公转周期的二次方的三次方跟它的公转周期的二次方的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等的比值都相等的比值都相等的比值都相等 即即即即: : a a1 13 3：a a2 23 3=T=T1 12 2：T T2 22 2k k k k的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太阳有关。只与太阳有关。只与太阳有关。只与太阳有关。 或或或或: : a a3 3/T/T2 2=k=k短短短短轴轴轴轴长轴长轴长轴长轴一、地心说与日心说一、地心说与日心说地球是中心地球是中心太阳是中心太阳是中心宇宙无限宇宙无限（科学精神推动了认识发展）（科学精神推动了认识发展）二、行星运动定律二、行星运动定律1、轨道定律：椭圆、轨道定律：椭圆2、面积定律3、周期定律：、周期定律： R 3/ T2 =k（K是一个只与是一个只与中心天体中心天体质量有关的物理量）质量有关的物理量）小结小结