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第四章 万有引力定律及航天
第3节 人类对太空规定不懈探索
神秘的宇宙
俯瞰美丽的地球
1、了解“地心说”和“日心说”的内容及意义，大体了解人类认识宇宙的过程。
2、了解开普勒行星运动定律的建立过程。
3、认识发现万有引力定律的过程和重要意义。
4、大体了解人类航天事业的发展。
一、古希腊人的探索
毕达哥拉斯：认为宇宙中所有天体的形状都是球形
远古
亚里士多德：地球在宇宙的中心静止不动，其他星体绕地球转动
阿波罗尼奥斯：行星沿某一圆周运动，该圆周的圆心沿另个一圆周绕地球运动。
公元前262-前190
公元90--168
托勒密
地心说
托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。
地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行星都绕地球运动。
（符合人们的直接经验）
托勒密
毕达哥拉斯：认为宇宙中所有天体的形状都是球形
远古
亚里士多德：地球在宇宙的中心静止不动，其他星体绕地球转动
阿波罗尼奥斯：行星沿某一圆周运动，该圆周的圆心沿另个一圆周绕地球运动。
公元前262-前190
公元90--168
托勒密地心说
1543
哥白尼
二、文艺复兴的撞击
尼古拉·哥白尼
【波兰】 （1473—1543）
天文学家、数学家、教会法博士、神父。
1543 年，波兰天文学家哥白尼临终时，向世人公开了他几十年来研究的成果《天体运行论》，正式提出了“日心说” 。
哥白尼认为：太阳是宇宙的中心，水星、金星、地球、火星、木星及土星都绕太阳做匀速圆周运动，月球是地球的卫星。
哥白尼的“日心说”可以简洁地描述行星运动，并能更清楚地解释诸多天文现象。
1、16 世纪中期，文艺复兴的浪潮冲击了自中世纪以来长期禁锢人们思想的枷锁。
第谷·布拉赫
【波兰】 （T. Brahe，1546—1601）
杰出的天文观测家，“星学之王”
2.当时尚未发明望远镜，第谷·布拉赫通过自制的观测仪器对星体进行认真系统的观测，使当时的测量误差从 10′降低到 2′。
他的测量结果表明，托勒密与哥白尼的理论计算结果都与观测数据不相符。
3.开普勒研究了第谷连续 20 年的观测数据，希望进一步解释哥白尼的行星圆形轨道，却以失败而告终，因为他得到的结果与第谷的观测数据至少有 8′ 的误差。
开普勒相信这不是第谷的粗心造成的，而是哥白尼的理论还需要进一步完善。
从此，他开始研究行星的非匀速、非圆周运动。经过多年的埋头计算，开普勒最终发现了更为精确的行星运动规律，并先后提出了三大定律。
约翰尼斯·开普勒
【德国】 （Johannes Kepler，1571—1630）
天文学家、数学家与占星家
轨道定律
半径定律
周期定律
探索天体为什么会这样运动，古人是怎么探索的？
亚里士多德
天体由“以太”组成，它们围绕地球做匀速圆周运动。
开普勒（德国）
太阳的磁力使天体运动，并且磁力随距离的增大而减弱。
笛卡尔
“以太”运载着行星在巨大的漩涡中运行。
胡克、哈雷等人
天体受到向心力的作用做圆周运动。
三、牛顿的大综合
艾萨克·牛顿
【英国】（1643—1727）
爵士，英国皇家学会会长，著名的物理学家、数学家，百科全书式的“全才”
牛顿证明了物体围绕中心运动时需要向心力；由于物体沿椭圆轨道运动，向心力与质点到中心距离的平方成反比；沿轨道运行的每个质点既是被吸引的物体，也是具有吸引力的中心，继而推广到宇宙中的物体都在彼此吸引。牛顿将地球对物体的引力扩展到月球，认为地球引力与太阳对行星的作用力、行星对卫星的作用力是性质相同的力。在此基础上，牛顿最终给出了具有科学革命价值的万有引力定律。
牛顿的万有引力定律是物理学的第一次大综合，它将地上的力学与天上的力学统一起来，形成了以牛顿三大运动定律为基础的力学体系。
万有引力定律：
四、人类“飞天”梦的实现
在牛顿力学的基础上，人类对太空的探索取得了丰硕的成果，实现了自古便有的“飞天”梦。
1、1957 年 10 月 4 日，苏联的人造地球卫星上天，震惊了世界。
2、我国在 1970 年发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号” ，成为世界上第五个发射人造地球卫星的国家。
3、1961 年 4 月 12 日，世界上第一艘载人宇宙飞船发射升空，苏联宇航员加加林成功完成了人类第一次环绕地球的飞行。
4、1969 年 7 月 20 日，美国的“阿波罗十一号”宇宙飞船将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗。他在月球上迈出的一小步，却是人类迈出的一大步，实现了人类的“飞天”梦。
5、1971年4月19日，苏联“礼炮一号”空间站成为人类进入太空的第一个空间站。
6、1971年12月2日，苏联“火星三号”探测器在火星表面着陆。
7、1981年4月12日，美国的第一架航天飞机“哥伦比亚号”成功发射。
8、2003年10月15日，“神舟五号”载人飞船成功发射，中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。
嫦娥工程

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