高中物理第六章 万有引力与航天 单元教学设计

近代天文学的道路，而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。从哥

白尼时代起，脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展。

< br>中世纪的欧洲，

托勒密、

亚里士多德的“地心说”一直占 有统治地位。

如

果有谁怀疑“地心说”，就会受到教会的严厉制 裁。

1543

年，波兰天文学家哥

白尼 临终前终于发表了《天体运行论》，完整地提出了“日心说”理论。然而这

部伟大著作的 出版却经历了一个艰难而曲折的过程，

直到弥留之际，

哥白尼才 终

于见到刚刚出版的《天体运行论》。意大利思想家布鲁诺，因维护“日心说”触

怒了教廷。

1592

年，罗马教徒把他诱骗回 国。布鲁诺被处以火刑，他向围观的

人们庄严地宣布：“黑暗即将过去，黎明即将来临， 真理终将战胜邪恶。”意大

利科学家伽利略，

也因为支持“日心 说”被罗马教皇判处终身监禁。

被宗教裁判

所折磨得奄奄一息的 伽利略在生命的最后一刻依旧说：“我脚下的地球依然转

动。”伽利略在生命的最后一刻 仍然没有放弃自己所坚持的“日心说”。直到

1882

年，罗马 教皇不得不承认哥白尼的学说是正确的，这个光辉的学说经过三

个世纪的艰苦斗争终于获 得了完全胜利。“日心说”最终战胜了“地心说”。

（

3

）开普勒行星运动三定律建立过程：

第谷在天文历史上以观测精密而著称，是一个善于“看”的人。清醒

地知道要认识行星运动的规律，积累高度精确测量数据的重要性，并身体

力行地测出了大 量的原始精确的数据。第谷却提倡地心说，并试图改进它，

未能接受哥白尼的日心说。在 他的地心说里，行星绕着太阳转，而太阳又

绕着地球转。但是，第谷坚持不懈，一丝不苟 地进行科学观察的精神，将

永远地载入科学史册；他本身取得的巨大成就和留给开普勒的 大量资料，

推动了天文学向近代科学发展。第谷这种对现象和事实进行准确观察和记

录的精神，是现代科学思想的典范。科学上最重要的是对真实世界详尽、

周密、透彻的观察，至于理解和解释，只能尽力而为。要充分理解一个问

题往往需要 几十年、几百年、甚至几千年，而今天我们能把握的只有得到

真实、可靠的事实。如果不 能创新和突破，就认真地积累真实的资料。

开普勒定律在天文学上有十分重大的意义：

首先，开普勒定律在科学思想上表 现出无比勇敢的创造精神。远在哥

白尼创立日心宇宙体系之前，许多学者对于天动地静的 观念就提出过不同

见解。但对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人敢怀疑。 开

普勒却毅然否定了它。这是个非常大胆的创见。哥白尼知道几个圆合并起

来就可以产生椭圆，但他从来没有用椭圆来描述过天体的轨道。正如开普

勒所 说，

“哥白尼没有觉察到他伸手可得的财富”。

其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒 密的本轮系，把哥白尼体系从本轮

的桎梏下解放出来，为它带来充分的完整和严谨。哥白 尼抛弃古希腊人的

一个先入之见，即天与地的本质差别，获得一个简单得多的体系。但它 仍

须用三十几个圆周来解释天体的表观运动。开普勒却找到最简单的世界体

系，只用七个椭圆说就全部解决了。从此，不须再借助任何本轮和偏心圆

就能 简单而精确地推算行星的运动。

第三，开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰概念。它证明行

星世界是一个匀称的（即开普勒所说的“和谐”）系统。这个系统的中心

天体是太阳 ，受来自太阳的某种统一力量所支配。太阳位于每个行星轨道

的焦点之一。行星公转周期 决定于各个行星与太阳的距离，与质量无关。

而在哥白尼体系中，太阳虽然居于宇宙“中 心”，却并不扮演这个角色，

因为没有一个行星的轨道中心是同太阳相重合的。