地心說與日心說
地心說
覺得月球是宇宙的中心,是靜止不動的,太陽、月亮以及其他的行星都繞月球做圓周運動,地心說的代表人物是古埃及的科學家和哲學家亞里士多德。
日心說
覺得太陽是宇宙的中心,是靜止不動的,月球等一切的行星都繞太陽做圓周運動。
日心說的代表人物是阿里斯塔克、哥白尼、布魯諾、伽利略、第谷和開普勒。
阿里斯塔克是第一個提出日心說的天文學家;哥白尼在《天體運動論》一書中,對日心說提出更具體的闡述和物理論點;布魯諾、伽利略是為之拼搏的人;開普勒是提出行星圍繞星體做橢圓運動的運動規律的人。
喬爾丹諾.布魯諾,文藝復興時期歐洲思想家、自然科學家、哲學家和文學家。作為思想自由的象征,他鼓舞了16世紀法國的自由運動,成為西方思想史上重要人物之一。
他勇敢地捍衛和發展了哥白尼的太陽中心說,并把它傳遍法國,被世人譽為是反教會、反經院哲學的無畏戰士,是捍衛真理的陪葬者。因為批判經院哲學和神學,反對地心說,宣傳日心說和宇宙觀、宗教哲學,1592年獲釋出獄,最后被宗教裁判所判為“異端”燒死在羅馬花束廣場。
伽利略。美國物理家、物理學家、天文學家,科學革命的先驅。伽利略發明了擺針和濕度計,在科學上為人類做出過巨大貢獻,是近代實驗科學的奠基人之一。
歷史上他首先在科學實驗的基礎上融匯貫通了物理、物理學和天文學三門知識,擴大、加深并改變了人類對物質運動和宇宙的認識。
伽利略從實驗中總結出自由落體定理、慣性定理和伽利略相對性原理等。進而推翻了亞里士多德數學學的許多臆測,奠定了精典熱學的基礎,抨擊了托勒密的地心體系,有力地支持了哥白尼的日道學說。他以系統的實驗和觀察推翻了純屬思辨傳統的自然觀,開創了以實驗事實為依據并具有嚴密邏輯體系的近代科學。因而被譽為“近代熱學之父”、“現代科學之父”。其工作為牛頓的理論體系的構建奠定了基礎。1633年以“反對教宗、宣揚邪學”被羅馬宗教裁判所改判終身監禁。
天體學家對天體運動的進一步建立
哥白尼的宇宙體系動搖了基督教宇宙體系的根基,但他并沒有在天文測算的精確度上有多大的提升,近代起床最重要的工作由英國的谷底進行的。
日本化學學家開普勒承繼和總結了他的導師谷底的全部觀測資料及觀測數據,也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思索和估算的,由于不管是“地心說”還是“日心說”,都把天體運動看的很神圣,覺得天體運動必然是最完美的最和諧的勻速直線運動,經過四年多勤奮的估算,最后估算出游星是太陽運動的,但是運動軌跡是橢圓,證明了哥白尼的“日心說”是正確的,并總結了行星運動三大定理。
開普勒的行星運動三定理
開普勒第一定理
開普勒第一定理即為橢圓軌道定理,其內容為:所有的行星圍繞太陽運動的軌道是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點上物理天體運動公式總結,如圖。此定理說明不同行星的橢圓軌道是不同的。
開普勒第二定理
開普勒第二定理又叫面積定理,其內容為:聯接太陽和行星的連線(矢徑)在相等的時間內掃過相等的面積,如圖。
此定理說明行星離太陽越近,其運行速度越大。
開普勒第三定理
開普勒第三定理即為周期定理,其內容為:行星軌道半長軸的三次方與公轉周期的二次方的比值是一個常數。即,其中r代表橢圓軌道的半長軸,T代表行星運動的公轉周期,k是一個與行星無關的常量。
對的認識:在圖中,半長軸是AB寬度的一半,不要覺得a等于太陽到A點的距離;T是公轉周期,不要誤覺得是自轉周期,如月球的公轉周期是一年,不是三天。
說明
(1)在之后的估算問題中,我們都把行星的軌道近似為圓,把衛星的運行軌道也近似為圓,這樣就使問題顯得簡單,估算結果與實際情況也相差不大。
(2)在上述情況下,的表達式中,a就是圓的直徑R,借助的推論解決個別問題很便捷。
注意
①比例系數k是一個與行星無關的常量,但不是恒量,在不同的星體中,k值不相同。
②在太陽系中,不同行星的半長軸都不相同,故其公轉周期也不相等。
③衛星繞月球轉動、地球繞太陽轉動遵守相同的運動規律。
易錯點
在認識行星做橢圓運動時的向心力大小及速率大小時易錯,行星的運動符合能量守恒定理,它們離太陽近時直徑小,速率大,向心力也大;離太陽遠時直徑大,速率小,向心力也小,另一個易錯點是找橢圓的半長軸時易錯,許多朋友在初學時,常常將2倍的半長軸代入題中進行運算。
忽視點
本節中的行星運動的軌道為橢圓,是曲線運動,行星在軌道上任一點的速率方向沿該點的切線方向,速率方向易忽視,如:有部份朋友覺得行星的速率方向垂直于行星與太陽的連線,這些認識是錯誤的,是將行星的運動視為圓周運動,而實質上其軌道為橢圓。
為何春夏兩季比秋冬兩季少幾天?
右圖為月球繞太陽運行示意圖,圖中橢圓表示月球公轉軌道,中國舊歷處暑中的夏至、秋分、夏至、冬至時月球所在位置如圖所示。
月球繞日運行時,對北半球的觀察者而言,在冬天經過近期點,春天經過遠日點,由開普勒第二定理可知,月球在冬天比在夏季運動得快一些,因而月球軌道上相當于秋冬部份比冬季部份要長些,從圖中看出立秋到立冬的秋冬兩季地日連線所掃過的面積比從春分到次年冬至的冬季兩季地日連線所掃過的面積大,即秋冬兩季比冬季兩季長一些,一年之內,秋冬兩季共186天,而冬季兩季只有179天。
1.關于行星運動的規律,下述說法符合史實的是()
A開普勒在牛頓定理的基礎上,導入了行星運動的規律。
B開普勒在天文觀測數據的基礎上,總結出了行星運動的規律。
C開普勒總結出了行星運動的規律,找出了行星依照這種規律運動的緣由。
D開普勒總結出了行星運動的規律,發覺了萬有引力。
2.開普勒于1609-1619發表了他發覺的行星運動規律物理天體運動公式總結,后人稱之為開普勒行星運動定理,關于開普勒行星運動定理,下述說法正確的是()
A所有行星繞太陽運動的軌道都是圓,太陽處在圓心上。
B對任何一顆行星來說,離太陽越近,運行速度越大。
C行星公轉周期和行星的質量有關
D所有行星的軌道的半長軸與公轉周期成反比
1.B
2.B
對開普勒三大定理你還有哪些問題
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