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文檔簡(jiǎn)介

7.1行星的運(yùn)動(dòng)在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體,如月亮、地球、太陽、夜空中的星星……由這些天體組成的廣袤無限的宇宙始終是我們渴望了解、不斷探索的領(lǐng)域。從古至今,人類從未停止過探索星體運(yùn)動(dòng)的奧秘。但你可知經(jīng)歷了多少艱辛曲折?有多少人為此付出辛勞、汗水、甚至生命?關(guān)于天體的運(yùn)動(dòng),歷史上有過不同的看法.導(dǎo)

浩瀚神秘的星空,蘊(yùn)藏著一個(gè)又一個(gè)令人無法理解的存在。我們生活在這一個(gè)個(gè)秘密當(dāng)中。

古時(shí)候人們認(rèn)為是神在掌控這一切,經(jīng)過一代代人的努力,人們用物理“奪取”了部分神的權(quán)利,例如解釋了天體的運(yùn)動(dòng)。思考與討論在中國(guó),雖然人們很早就進(jìn)行了天星觀測(cè)并取得了非凡的成就,但是由于封建集權(quán)的限制,沒有形成系統(tǒng)的研究。而西方,在亞里士多德提出球星大地的基礎(chǔ)上進(jìn)入了宇宙模型建立的階段。托勒密地心說:代表人物:托勒密(90-168)希臘地心說:地球是宇宙的中心,是靜止不動(dòng)的,太陽、月亮等各星體都圍繞地球做最完美最和諧的圓周運(yùn)動(dòng)。

“地心說”行星運(yùn)行圖托勒密(希臘)(公元90-168)總結(jié)了希臘古天文學(xué)的成就,寫成《天文學(xué)大成》。確定了一年的持續(xù)時(shí)間,編制了星表,給出日月食的計(jì)算方法等。他把天體運(yùn)動(dòng)的地心學(xué)說給以系統(tǒng)化的論證,后世遂把這種地心體系冠以他的名字,稱為托勒密地心體系。這部巨著是當(dāng)時(shí)天文學(xué)的百科全書,直到開普勒的時(shí)代,都是天文學(xué)家的必讀書籍。地心說行星運(yùn)行圖日心說:代表人物:哥白尼(1473-1543)哥白尼日心說行星運(yùn)行圖日心說:太陽是宇宙的中心,且太陽是靜止不動(dòng)的,地球和其它行星都繞太陽做最完美最和諧的圓周運(yùn)動(dòng)。波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過近四年的觀測(cè)和計(jì)算,于1543年出版了“天體運(yùn)行論”正式提出“日心說”。“日心說”對(duì)天體的描述大為簡(jiǎn)化,同時(shí)打破了過去認(rèn)為其它天體和地球截然有別的界限,是一項(xiàng)真正的科學(xué)革命。開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律第谷·布拉赫第谷(丹麥1546-1601):偉大的觀測(cè)天才第谷是“日心說”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學(xué)功臣。哥白尼之后,第谷連續(xù)20年對(duì)行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)的觀測(cè),大大提高了測(cè)量的精確程度。在第谷之前,人們測(cè)量天體位置的誤差大約是10’,第谷把這個(gè)不確定性減小到2’。得出行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型。第谷也認(rèn)識(shí)到自己雖然有大量精確可靠的資料,但理論思維,數(shù)學(xué)演繹歸納,不是自己的強(qiáng)項(xiàng)。1600年,開普勒做了第谷的助手,朝夕相處,結(jié)成了忘年交。1601年第谷去世,臨終前將自己一生的觀測(cè)資料交給開普勒,囑托整理發(fā)表,并且一定要尊重觀察事實(shí)。開普勒(德國(guó)1571-1630)偉大的數(shù)學(xué)天才約翰尼斯·開普勒開普勒用20年的時(shí)間研究了丹麥天文學(xué)家第谷的行星觀測(cè)記錄,發(fā)現(xiàn)如果假設(shè)行星的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng),計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)不符,只有假設(shè)行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道不是圓,而是橢圓,才能解釋這種差別。開普勒先后否定了19種設(shè)想,最后計(jì)算出行星繞太陽運(yùn)動(dòng),并且運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓,證明了“日心說”是正確的。開普勒在1609年和1619年發(fā)表了他發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,后人稱為開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律。隨著天文觀測(cè)不斷進(jìn)步,“地心說”暴露出許多問題。逐漸被波蘭天文學(xué)家哥白尼(1473-1543)提出的“日心說”所取代。波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過近四十年的觀測(cè)和計(jì)算,于1543年出版了“天體運(yùn)行論”正式提出“日心說”。哥白尼以及日心說,建立了全新的模型,問題一下變得簡(jiǎn)單。日心說開啟了現(xiàn)代天文學(xué)的時(shí)代。解放后的天文學(xué)家,在新的模型的基礎(chǔ)上展開工作,讓整個(gè)天文學(xué)都獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

“日心說”相對(duì)“地心說”能更完美地解釋天體的運(yùn)動(dòng),但它并沒有在天文測(cè)算的精確度上有多大的提高。其后,許多天文學(xué)家對(duì)天體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行不斷的探索、完善,建立了最初的天體運(yùn)動(dòng)理論。近代早期最重要的觀測(cè)工作是由丹麥的第谷進(jìn)行的。哥白尼之后,第谷連續(xù)20年對(duì)行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)的測(cè)量,大大提高了測(cè)量的精確程度。在第谷之前,人們測(cè)量天體位置的誤差大約是10ˊ,第谷把這個(gè)不確定性減小到2ˊ。得出行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型。第谷·布拉赫(1546-1601)丹麥天文學(xué)家和占星學(xué)家“日心說”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學(xué)功臣。德國(guó)的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測(cè)資料及數(shù)據(jù),他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8ˊ,而當(dāng)時(shí)第谷公認(rèn)的誤差為2ˊ。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計(jì)算,先后否定了19種設(shè)想,最后終于計(jì)算出行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓,并總結(jié)為行星運(yùn)動(dòng)三大定律。德國(guó)天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家與占星家第谷新宇宙結(jié)構(gòu):第谷的鼻子關(guān)于第谷,流傳著兩個(gè)八卦故事,其一是有關(guān)他的鼻子。話說第谷為人暴躁,在一次在舞會(huì)上與另一位同樣來自丹麥的貴族發(fā)生了爭(zhēng)吵,埋下了悲劇的種子,因?yàn)椴痪煤鬆?zhēng)吵又一次爆發(fā),兩人于是決定以貴族的方式來解決問題,展開決斗。第谷的劍法顯然不如他的對(duì)手,不過比266年后的伽羅瓦要幸運(yùn)得多,他只是被斬掉了鼻梁。在第谷的年代顯然沒有整容手術(shù),但是他做了一件叫人更瞠目結(jié)舌的事:他自己用金屬做了一個(gè)假鼻子,并極其巧妙地把它安在了自己的臉上。這個(gè)假鼻子的色澤像極了皮膚,而且安裝得天衣無縫!當(dāng)時(shí)有人記載說,第谷整天帶著一個(gè)小盒子,里面裝了膠水,可以隨時(shí)粘他的鼻子。1901年,當(dāng)?shù)诠鹊膲災(zāi)贡淮蜷_時(shí),人們?cè)陲B骨中央發(fā)現(xiàn)了一大攤綠色,說明他的鼻子里顯然也含有銅。至于具體是什么成分,也許只有第谷自己才知道了。第谷的死因

關(guān)于第谷的死因,傳統(tǒng)的說法頗為稀奇:話說這位偉大的天文學(xué)家去參加宴會(huì),大吃大喝了一番又堅(jiān)決不去廁所,結(jié)果憋尿憋得過度,以至于撐破了膀胱而死。其死法之尷尬,和杜甫被白酒牛肉脹死不相伯仲。但1991年,哥本哈根大學(xué)對(duì)第谷的毛發(fā)進(jìn)行了一次化學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)其中的汞含量大大超標(biāo),證明這位天文學(xué)開山始祖其實(shí)是死于汞中毒。而1996年的進(jìn)一步檢驗(yàn)則證實(shí),過量的汞是在他死去的前一天攝入的。更多的流言頓時(shí)散播開來,說第谷死于謀殺,主使者有說是教會(huì),有說是魯?shù)婪蚨?,更有甚者認(rèn)為是開普勒。然而這些都只是猜測(cè)和假說,沒有定論。2010年2月,布拉格市政府批準(zhǔn)丹麥科學(xué)家挖出遺體的請(qǐng)求,丹麥科學(xué)家在2010年11月和一個(gè)捷克團(tuán)隊(duì)抵達(dá)奧胡斯大學(xué),取骨頭、頭發(fā)和服裝樣品進(jìn)行分析,分析結(jié)果排除了中毒可能,團(tuán)隊(duì)研判死因?yàn)榘螂灼屏选i_普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律橢圓的形成所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第一定律(軌道定律)開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。開普勒第三定律(周期定律)開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌跡雖然是橢圓,但是我們?cè)谔幚淼倪^程中近似為圓軌跡來處理。開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

C地球繞太陽的運(yùn)行軌道是橢圓,因而地球與太陽之間的距離隨季節(jié)變化。冬至這天地球離太陽最近,夏至最遠(yuǎn)。下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽公轉(zhuǎn)速度大小的說法中,正確的是()A.地球公轉(zhuǎn)速度是不變的B.冬至這天地球公轉(zhuǎn)速度大C.夏至這天地球公轉(zhuǎn)速度大D.無法確定B已知月球到地心的距離是地球半徑的60倍,周期是27天,求地球同步衛(wèi)星的軌道半徑。已知地球半徑R=6370km。(地球同步衛(wèi)星只能發(fā)射在赤道正上方,與地球自轉(zhuǎn)周期相同為1天,在地球上看來相對(duì)地球位置不變。)如圖所示,三個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c質(zhì)量分別為

、

、M(

)。在c的萬有引力作用下,a、b在同一平面內(nèi)繞c沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們的軌道半徑之比

從圖示位置開始,在b運(yùn)動(dòng)一周的過程中,則()A.角速度大小之比為9:1B.a(chǎn)、b、c共線的次數(shù)為53次C.a(chǎn)、b距離最近的次數(shù)為27次D.a(chǎn)、b距離最遠(yuǎn)的次數(shù)為26次木星周圍的一些衛(wèi)星圍繞木星公轉(zhuǎn),其軌道可近似看成圓軌道,T和R是衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑。

為其中某一顆衛(wèi)星的周期和軌道半徑。可以預(yù)計(jì),根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制的圖像應(yīng)該是下列圖中的()ABCD

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