行星的運動+教案- 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

群英薈萃今天講一段物理學(xué)史,物理老師講歷史也是很有意思的。談到行星的運動，給大家一個建議：在夏季晴朗的夜空，找個安靜的地方看會兒星星。據(jù)《佛經(jīng)》記載：釋迦摩尼就是看到了啟明星后大徹大悟，創(chuàng)立佛教成為了佛祖；德國哲學(xué)家康德發(fā)明虛數(shù)單位i的墓碑上刻著：“我這一輩子只關(guān)注兩件事——一個是頭頂上的星空；另外一個是內(nèi)心的道德法則?！卑l(fā)明虛數(shù)單位i古人是如何認識頭頂上的星空呢？前人在看星星的時候其實也看不出什么道道來，但是人有一個本能——喜歡把沒有意義的事連到一塊兒：描點連線，然后想出一些故事往上附會。中國有牛郎織女的傳說，還有北斗七星，七個星一連是一把勺子；西方也是這樣，把各個星體連接起來叫星座，這是關(guān)于星星很樸素的研究。經(jīng)過長期觀察，人們提出一個哲學(xué)問題：天上的星星在怎樣運動呢？運動規(guī)律是什么？有人猜是直線運動，也有人猜是圓周運動。猜圓周運動比較早的是“老畢”——畢達哥拉斯，他是數(shù)學(xué)上勾股定理（百牛定理）的發(fā)現(xiàn)者，出生于富商家庭，一生充滿了傳奇色彩。畢達哥拉斯小的時候捆柴火，有個老者看到后說：“小伙子你捆柴火的手法很獨特，你有數(shù)學(xué)才能，應(yīng)該成為一個學(xué)者。”畢達哥拉斯一聽這話很高興！直接把柴火扔了，然后遍訪名師。他找到了一個老師，是古希臘一位哲學(xué)家泰勒斯不是泰勒斯威夫特（選修3-1第一章《靜電場》泰勒斯發(fā)現(xiàn)摩擦起電），這個人生活的離我們很遠了，大約公元前580年。他可不簡單，不僅是一位哲學(xué)家而且是一位天文學(xué)家，據(jù)說他曾經(jīng)用自己的天文學(xué)知識制止過一場戰(zhàn)爭。他怎么說？他說：“你們別打了就好像我說你們別說了，沒人聽！加一句班主任在門外頭了，你們要再打天神會發(fā)怒，天神一發(fā)怒會把太陽沒收懲罰你們。”雙方不相信，繼續(xù)在這兒打。結(jié)果日食出現(xiàn)了，那會兒人沒見過這景象：大白天太陽就沒了，看到繁星點點，這樣的景象引起了雙方極大的震撼，就聽從了他的建議，發(fā)誓永遠和好，再也不打仗了。不是泰勒斯威夫特就好像我說你們別說了，沒人聽！加一句班主任在門外頭了畢達哥拉斯跟泰勒斯學(xué)完之后就廣泛的游歷，到了一定的年紀就像孔子一樣開始辦學(xué)，廣收門徒?？鬃拥慕虒W(xué)原則是“有教無類”；而他辦的輔導(dǎo)班比較挑剔，學(xué)生大部分是貴族子弟，并且他還有一個很怪異的習(xí)慣：教室正中央的地方拉起一個簾子，前半截的同學(xué)邊看邊聽，后半截的同學(xué)聽聽就算了——帶寬有限光聽動靜就行。畢達哥拉斯在天文學(xué)上堅持：所有的星體做的都是勻速圓周運動。伽利略堅持“圓慣性”，笛卡爾破除（牛一定律）所有星體都在做勻速圓周運動，你看圓周多好??？離中心是不是每一個地方都一樣遠近？所以這種運動是圓滿的、完美的、神圣的、和諧的！經(jīng)過畢達哥拉斯本人和門徒的宣揚，這種觀點漸漸深入人心，成為必須遵守的規(guī)則。有人問天上的星星干嘛了？你說做勻速圓周運動。行！這人有學(xué)問。你要說別的，那你沒聽過老畢的課，沒上過星光大道。伽利略堅持“圓慣性”，笛卡爾破除（牛一定律）然后就有一個問題：星星做圓周運動可以啊，那圓周運動是不是都有一個中心？誰在最中心上？有很多猜測：有猜地球在最中心的，也有猜太陽在最中心的。其中有一個猜測比較著名。公元前2世紀意大利有一個叫托勒密跟菠蘿蜜不是一回事的。托勒密是古代天文學(xué)家，他有一外號：“天文學(xué)百科全書式的學(xué)者”。托勒密應(yīng)該被追授為意大利優(yōu)秀共產(chǎn)黨員，為什么呢？因為他的觀點非常符合“科學(xué)發(fā)展觀”——以人為本。他認為人是萬物之靈，是宇宙的主宰。所以人類居住的地球理應(yīng)是當(dāng)時已知宇宙——太陽系的中心，這就是著名的“地心說”（“日動說”）。跟菠蘿蜜不是一回事為什么地心說能夠站住腳呢？因為它有一個好處：可以預(yù)報天體的位置；它還有一個好處：地球在宇宙中心是不動的，你是不是覺得吃飯、睡覺都很安全？人民特別有獲得感。如果是一個高速旋轉(zhuǎn)的地球，你說我也沒頭暈?。∧沁@日子還能過嗎？所以很容易被老百姓所接受；最關(guān)鍵的一點——這個說法有官方背景，教會一開始反對他，你托勒密算什么？但是后來發(fā)現(xiàn)這個說法太好了！地球在宇宙中心，上帝就應(yīng)該是宇宙的主宰。這就給上帝做廣告帶來很大的方便。你看他都說了，不是我們教會的人說的吧？所以教會宣布這一學(xué)說神圣而不可侵犯。誰膽敢侵犯，我們就玩真的。這個說法在歷史上延續(xù)了1500多年之久。接下來出場的是波蘭的哥白尼，就像那個時期藝術(shù)家們的眼光超越了宗教藝術(shù)（肖像畫《蒙娜麗莎》），哥倫布的眼光超越了歐洲（環(huán)球航行）一樣，哥白尼的眼光超越了地球。他把地球看成空間一個與其他天體相似的物體。這個觀念是如此開放，以至于在他面前，地球中心宇宙觀顯得是那么狹隘和偏執(zhí)。關(guān)于物理學(xué)，我們?nèi)藶榈亟o它劃分了3個階段。一是古典/經(jīng)典物理時期（17世紀以前）：在17世紀前，物理主要是從觀測生活的體驗中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律，古希臘的時候人們把所有觀測自然和哲學(xué)統(tǒng)稱為自然哲學(xué)。哲學(xué)家們猜測：“重的比輕的物體落的快，物體運動需要有力來維持，地心說等”。牛頓時代，科學(xué)和哲學(xué)還是一家。牛頓有本非常著名的著作叫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，講的就是牛頓力學(xué)，但是這本書名里沒有一個物理的詞。自然哲學(xué)時代的物理研究，其實更多注重哲學(xué)的思辨，還不是現(xiàn)代意義上的科學(xué)，而且在那個時代，同時還受到了宗教巨大的束縛，任何一個觀點，與宗教的信念不符，就很難被接受；二是經(jīng)典物理學(xué)時期（17世紀-19世紀）：使物理學(xué)從哲學(xué)的襁褓中分離出來成為真正的實驗科學(xué)，應(yīng)該講是近幾百年的事。那么打破這種束縛呢，是從16世紀開始的物理學(xué)思想和科學(xué)方法的突破，這種突破也帶動了科學(xué)的啟蒙。思想的突破是從哥白尼提出描述太陽系系統(tǒng)的“日心說”開始的，他的學(xué)說推翻了托勒密的地心說，打響了科學(xué)思想革命的第一槍。而科學(xué)方法的突破起源于實驗科學(xué)方法的建立。這個方法的建立釋放了物理及整個科學(xué)的研究潛力?？茖W(xué)方法的突破要歸功于兩個人：一個是英國的哲學(xué)家培根，他是歸納法的創(chuàng)始人，也被譽為科學(xué)方法之父。他從哲學(xué)上論證了科學(xué)方法的重要性，認為科學(xué)研究應(yīng)該使用觀察和實驗為基礎(chǔ)的歸納法；實驗科學(xué)的開創(chuàng)者是伽利略，他也被譽為現(xiàn)代科學(xué)之父，伽利略因為捍衛(wèi)日心說而受到教會的迫害，直到上個世紀90年代才得以平反，也就1992年才得以平反伽利略通過實例展示了科學(xué)方法對科學(xué)研究的重要性，他強調(diào)了要使用實驗和觀測所得到的證據(jù)來證實任何假說的正確性，開創(chuàng)了實驗物理先河。伽利略對科學(xué)實驗有兩方面的貢獻：一方面，他創(chuàng)立了實驗和數(shù)學(xué)有機結(jié)合的科學(xué)研究方法（單斜面實驗）、另外伽利略確定了理想實驗在科學(xué)研究中的作用（雙斜面實驗）；三是現(xiàn)代物理時期（20世紀）：愛因斯坦等科學(xué)家的努力下，相對論和量子力學(xué)的發(fā)明使物理進入了一個新的領(lǐng)域。哥白尼經(jīng)過40年的研究和關(guān)于物理學(xué)，我們?nèi)藶榈亟o它劃分了3個階段。一是古典/經(jīng)典物理時期（17世紀以前）：在17世紀前，物理主要是從觀測生活的體驗中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)規(guī)律，古希臘的時候人們把所有觀測自然和哲學(xué)統(tǒng)稱為自然哲學(xué)。哲學(xué)家們猜測：“重的比輕的物體落的快，物體運動需要有力來維持，地心說等”。牛頓時代，科學(xué)和哲學(xué)還是一家。牛頓有本非常著名的著作叫《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，講的就是牛頓力學(xué)，但是這本書名里沒有一個物理的詞。自然哲學(xué)時代的物理研究，其實更多注重哲學(xué)的思辨，還不是現(xiàn)代意義上的科學(xué)，而且在那個時代，同時還受到了宗教巨大的束縛，任何一個觀點，與宗教的信念不符，就很難被接受；二是經(jīng)典物理學(xué)時期（17世紀-19世紀）：使物理學(xué)從哲學(xué)的襁褓中分離出來成為真正的實驗科學(xué)，應(yīng)該講是近幾百年的事。那么打破這種束縛呢，是從16世紀開始的物理學(xué)思想和科學(xué)方法的突破，這種突破也帶動了科學(xué)的啟蒙。思想的突破是從哥白尼提出描述太陽系系統(tǒng)的“日心說”開始的，他的學(xué)說推翻了托勒密的地心說，打響了科學(xué)思想革命的第一槍。而科學(xué)方法的突破起源于實驗科學(xué)方法的建立。這個方法的建立釋放了物理及整個科學(xué)的研究潛力。科學(xué)方法的突破要歸功于兩個人：一個是英國的哲學(xué)家培根，他是歸納法的創(chuàng)始人，也被譽為科學(xué)方法之父。他從哲學(xué)上論證了科學(xué)方法的重要性，認為科學(xué)研究應(yīng)該使用觀察和實驗為基礎(chǔ)的歸納法；實驗科學(xué)的開創(chuàng)者是伽利略，他也被譽為現(xiàn)代科學(xué)之父，伽利略因為捍衛(wèi)日心說而受到教會的迫害，直到上個世紀90年代才得以平反，也就1992年才得以平反伽利略通過實例展示了科學(xué)方法對科學(xué)研究的重要性，他強調(diào)了要使用實驗和觀測所得到的證據(jù)來證實任何假說的正確性，開創(chuàng)了實驗物理先河。伽利略對科學(xué)實驗有兩方面的貢獻：一方面，他創(chuàng)立了實驗和數(shù)學(xué)有機結(jié)合的科學(xué)研究方法（單斜面實驗）、另外伽利略確定了理想實驗在科學(xué)研究中的作用（雙斜面實驗）；三是現(xiàn)代物理時期（20世紀）：愛因斯坦等科學(xué)家的努力下，相對論和量子力學(xué)的發(fā)明使物理進入了一個新的領(lǐng)域。“日心說”（“地動說”）一出不要緊，搞得教會是極大的驚慌失措。為什么呢？這個宣揚上帝的廣告不好使了。馬上就被列為禁書，誰也不能看不能宣傳。但是有些書你不能禁，越禁越有些人想看。就像新冠病毒，它的傳播需要時間和媒介，于是來了這么一個人叫布魯諾。布魯諾相信：哥白尼說的是對的，他不僅相信還到處說，到處瞎嚷嚷，到街上發(fā)小冊子，就像健身房推銷員一樣——《日心說》了解一下嗎？終有一日，布魯諾的小冊子發(fā)到了教會手里，這就觸犯了“不信謠，不傳謠”的禁令。教會想辦法給他誘捕了，在羅馬的鮮花廣場上用一種“不流血”的方式處置——火刑。布魯諾最終為哥白尼的日心說獻除了寶貴的生命，這也是有歷史記載的第一次為真理而獻身的案例。野史記載。布魯諾其實屬于《倚天屠龍記》中的明教中人。明教起源于波斯，叫“拜火教”。布魯諾是拜火教徒，崇尚火焰，他相信光！認為火焰構(gòu)成的太陽是圣物，所以當(dāng)然就認為太陽是宇宙中心。這與基督教“以人為本”相沖突，故而布魯諾也是宗教沖突的犧牲品。接下來出場的是伽利略先生，這家伙你見面實在是太多了是吧？哪兒都要插一腳。伽利略在這里面的主要貢獻是什么呢？他僅僅通過道聽途說，有眼鏡店做出過一種鏡片，看的很遠，他就DIY了一個望遠鏡，是歷史上第一個天文望遠鏡。一般人頭一次用望遠鏡的時候喜歡亂看：我們學(xué)校前些年有一個班主任，他晚上看晚自習(xí)不是到教室來看，而是到隔壁樓上拿望遠鏡望。他們班同學(xué)叫他看的很不好意思，最后湊錢買了個窗簾。伽利略造了望遠鏡以后也是到處亂看，他不僅往下看，看人看東西，他還往上看思想純潔點；你們白天看，他夜里看，結(jié)果叫他看出一些道道來。他看到什么現(xiàn)象？他發(fā)現(xiàn)木星周圍有4顆星星繞著木星轉(zhuǎn)。這兒解釋一下，木星真正的衛(wèi)星有十幾顆，但當(dāng)時他做的那個屬于地攤貨，質(zhì)量一般，大概是8倍鏡，只能看到4個，現(xiàn)在那4顆衛(wèi)星叫“伽利略衛(wèi)星”。稍微想一想，就知道這件事非同尋常，為什么？在那4顆衛(wèi)星眼里，老大是誰？是木星，不是地球。你把地球放在宇宙中心肯定對那4顆衛(wèi)星是不合適的，這就給哥白尼的說法帶來了直接的證據(jù)。哥白尼這兒發(fā)說說——“日心說”，布魯諾出去搞宣傳，伽利略拿望遠鏡找證據(jù)，（哥白尼發(fā)了條說說，布魯諾到處轉(zhuǎn)發(fā)，伽利略點贊和評論）這在教會眼里形成了完整的犯罪鏈條，給“地心說”的棺木釘上了最后一顆釘子。思想純潔點伽利略還干了另外一件事：看太陽，看到了太陽黑子。伽利略的墓志銘里有這么一句話：“他失明了，因為自然界里已經(jīng)沒剩下什么他沒看過的了?！庇袑W(xué)者經(jīng)過研究：他之所以失明，是因為看太陽導(dǎo)致的白內(nèi)障。這是伽利略，他給哥白尼的學(xué)說找到了很多證據(jù)、再加上一貫對大眾偶像亞里士多德的惡毒攻擊（亞里士多德的“重快輕慢”——伽利略的斜面實驗、“運動需要力維持——伽利略的理想斜面實驗”），所以教會對他很生氣。但是處理他不簡單。伽利略在當(dāng)時也算是科學(xué)界上的大哥大，是相當(dāng)有分量的人。事實證明教會一出手，他這個大哥大大的還有點不夠大。伽利略只好放棄自己的學(xué)說，承認自己是錯的伽利略：我錯了，真的錯了！，他的書被列為禁書。2009年是國際天文年，就是專門為了紀念伽利略把他的DIY指向太空的那一年，讓人們記住400年前伽利略第一次把人類的目光投向浩瀚的太空。伽利略：我錯了，真的錯了！黃金搭檔這一段說完，來看科學(xué)史上的一對兒“黃金搭檔”。丹麥的第谷·布拉赫，出身貴族，他爹是國王顧問。他本人在14歲的時候經(jīng)歷過一次震撼。當(dāng)時天文家預(yù)言，哪天有一次日食，結(jié)果那天，星星在大白天出現(xiàn)的一剎那，一顆幼小的心靈被震撼了，從那一刻起他發(fā)誓：這輩子啥都不干就研究天文學(xué)。但并不順利。他爸還是想讓他走上仕途！想辦法考公務(wù)員。發(fā)現(xiàn)這孩子的志向以后，防止他學(xué)壞，專門找一家庭教師看住他，不允許晚上數(shù)星星。實在沒辦法怎么著，等家庭教師睡著了——你肯定有熬不住的時候，然后再爬起來上網(wǎng)。你上網(wǎng)是玩電腦，人家是看星星、數(shù)星星。這樣堅持里一段時間，真讓他發(fā)現(xiàn)了一顆超新星爆發(fā)——恒星臨終前的一炸，在天空中顯得格外明亮。從此第谷就小有名氣了，丹麥國王認為：這是人才呀！我得留住。留住的辦法很好說，你不喜歡看星星嗎？我再給你一個小島，叫你做島主去。這個島就是天文臺址，上面的房產(chǎn)、農(nóng)田都歸你管。第谷這人在科學(xué)思想上，對地心說不感冒，對日心說也不感冒，他都不喜歡。他認為在這個問題上最重要的是什么？是精確觀測各個星體的真實運動軌跡。他認為你這扯來扯去都屬于扯皮，不如把星體真正的運動軌跡記錄下來，用一個星表把它表達出來。因此他的人生理想是繪制1000個星體的運行圖（對星星進行一次“人口普查”）。在沒有望遠鏡的幫助下，他基本達到了肉眼的極限，把前人在觀測星體時10′的誤差降低到了2′，已經(jīng)非常精確了后人送他外號“星學(xué)之王”。但是第谷脾氣不好，很高傲，并不是很好處。年輕的時候曾經(jīng)為一個數(shù)學(xué)問題跟人決斗，決斗失敗叫人把鼻子給削了。但是以后出門不能沒鼻子是吧？整個金銀合金的鼻子安上了，所以他的有些畫像會覺得鼻子很怪、很立體。金鼻子，銀鼻子都不如你自己的原裝鼻子。第谷還得罪了一個不該得罪的人——丹麥國王的皇太子?；侍訉μ煳膶W(xué)有點興趣，帶一幫人到這個島上視察，說你給我介紹介紹。第谷很傲，憑什么給你介紹？你算老幾呀？小毛孩子。把這王子得罪了，等到王子上臺以后，說這第谷啊，叫他滾。什么也不歸他用了，錢也沒了，地方也沒了。因為第谷已經(jīng)比較有名了，這時候德國國王魯?shù)婪蚨?，一聽說這個消息認為自己搶人才的時候到了。就找人捎信：“他不帶你玩了吧？我?guī)阃妗！钡诠热野岬搅似蒸斒?，重新開始數(shù)星星。但這時候呢，你看到1000個，感覺不是很多，但其實要求是非常高的。第谷感覺自己年事已高，人類的壽命是有限的，數(shù)星星這件事是無限的，于是就想收一徒弟來繼承他的事業(yè)。可是一般人誰有這個耐心？我是體驗過的，晝伏夜出——白天得趴著睡，晚上你得出去看，不看你怎么能干這個活？所以也很難找，就想忽悠個誰來當(dāng)徒弟。就在這時，有人送來一封信，信里對于太陽系行星的數(shù)據(jù)進行了一些基本上算是胡謅八扯式的聯(lián)想，這個送信人引起了第谷的注意，就回信你來吧，我這兒包吃包住，來了以后就被收為了徒弟。這個人就是開普勒。開普勒就這樣和第谷搭上線了。開普勒和前面這些人都不大一樣，前面這些人要不官二代要不富二代，到了他這兒就是很窮的一個家庭。他爹是雇傭兵，誰給的錢多就幫誰打群架。不過掙錢不多，家里很窮。按說呢他得不到教育，但幸運的是地區(qū)長官有一個基本觀念：再窮不能窮教育。所以開普勒算是基本完整的接受了教育。他上大學(xué)以后，有個大學(xué)老師對開普勒非常感興趣，說我非常欣賞你，一高興就把官方禁止的學(xué)說——“日心說”傳給了開普勒。但開普勒志不在此，他的理想是當(dāng)一個牧師，牧師多有前途?。】墒怯幸患掳阉娜松?guī)劃給打亂了——一個中學(xué)的數(shù)學(xué)老師突然去世，然后他所在大學(xué)就推薦，說是有一個叫開普勒的數(shù)學(xué)也不錯，能勝任這個工作。開普勒開始不愿意去，牧師多有前途，當(dāng)什么老師？領(lǐng)導(dǎo)開始忽悠他：這個位置只有你才能勝任，onlyyou！沒辦法，就當(dāng)數(shù)學(xué)老師去了。工作之余，他把數(shù)學(xué)和天文上的一些事瞎琢磨：當(dāng)時呢認為太陽系里只有6顆行星，他就證明為什么太陽系里只有6顆行星?，F(xiàn)在看叫胡扯，當(dāng)時呢基本上也算胡扯。扯完以后，他就想和別人交流。做了個小冊子，一份送給伽利略，（他跟伽利略同時代他很長時間內(nèi)視伽利略為知己，伽利略受到審判的時候，他支持過伽利略，當(dāng)然伽利略也送過他望遠鏡，這么一段故事）。但他一開始把小冊子給伽利略的時候，伽利略一看怎么這么多錯誤？這人太能胡思亂想了，當(dāng)垃圾給扔了；另外一個小冊子他寄給了第谷，第谷拿過來一看：“啊呀，這人太能胡思亂想了！比我強多了這方面！正愁找不著徒弟呢，試試吧?！庇谑情_普勒就跑到第谷身邊。第谷一開始是失望的，因為干他這個活至少需要兩條：第一，你身體得好——能熬夜；第二，你視力得好。開普勒高度近視，身體還虛弱，兩條都不行。武俠小說里的前輩，有畢生功力找傳人，找一英雄結(jié)果來了一小熊，很失望。但是第谷經(jīng)過短暫的接觸，發(fā)現(xiàn)了開普勒身上的一些優(yōu)點，就轉(zhuǎn)變看法了。他發(fā)現(xiàn)這個人不僅善于想象（小冊子就很能說明問題）；他還能夠做到學(xué)習(xí)和工作的時候全神貫注，渾然忘我，第谷對此充滿敬畏。收他為徒之后沒多長時間，第谷就哦了，他走了之后就輪到開普勒了。開普勒對第谷的工作方式也確實不感冒：晝伏夜出的工作規(guī)律，自己又近視。但是第谷臨終前有770個星體的詳盡數(shù)據(jù)武功秘籍。，他對數(shù)據(jù)很感興趣。他不是數(shù)學(xué)好嗎，就在這數(shù)據(jù)里分析來分析去，折騰出幾個驚天動地的秘密。接著下面就要說一說開普勒三大行星定律（三大“開氏定律”）武功秘籍。天空立法者這三個定律發(fā)現(xiàn)之后，人類對宇宙極大的開拓了視野。在他之前，沒有人認識到天上有規(guī)則，在他之后我們就知道天上也有“天規(guī)”。所以開普勒人送外號“天空立法者”。他老師是“星學(xué)之王”，渾然一對兒黃金搭檔。他老師有數(shù)據(jù)（大數(shù)據(jù)），他善于分析數(shù)據(jù)（云計算），這個太好了！第一定律：所有行星繞太陽軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。也叫“軌道定律”（“橢圓定律”）。星體的運行不走標準圓，而是橢圓。橢圓的特點是有兩個對稱的焦點，橢圓上任意一個點到這兩個焦點的距離和是定值。我們覺得這有什么了不起??？其實意義重大！開普勒上來一開始根據(jù)第谷的星圖想編制火星的運行表。但是他發(fā)現(xiàn)火星老是“出軌”：因為他編制的時候按照兩千多年以來流傳的一個說法——勻速圓周的規(guī)律去編制，老是覺得不對勁，和第谷的觀測資料之間總有那么一點偏差，差多少呢？8′。擱絕大多數(shù)人眼里，這8′的誤差絕對可以忽略不計，就是觀察誤差，完全可以看成一個整圓運動嘛！但是開普勒深知第谷觀測的嚴謹，他認為老師的觀測資料誤差不會超過2′.所以他進入了思想斗爭：到底是相信大家伙兒相信的真理？還是相信老師？他選擇的是相信老師。我愛真理，但愛的不是你們相信的真理。于是他就去找這8′的誤差的根源是什么？以此為線索，順藤摸瓜，連摸了三年。三年之后他發(fā)現(xiàn)火星的軌跡是一個橢圓而不是一個標準圓。（費老勁了！你想想讓你用三年的時間去干一個枯燥的事，早干不下去了。）得到這個橢圓，開普勒非常高興！他說：“感謝第谷，感謝第谷的精確觀測，留下了這8′的誤差。憑借著這8′誤差，我就足以改寫全部天文學(xué)?！保ㄕ胬沓銎谕﹥汕暌詠砹鱾鞯膭蛩賵A周的說法在第谷和開普勒的聯(lián)手之下破產(chǎn)了。圓周→橢圓有學(xué)者經(jīng)過研究之后就說開普勒其實幸運，幸運在什么地方？第谷關(guān)于火星的資料太細了，在太陽系的這些行星里頭，就火星的偏心率偏的狠點，其他的星體都非常的接近標準圓，所以開普勒能發(fā)現(xiàn)這樣的“天機”也有幸運的成分。圓周→橢圓第二定律“面積定律”：對任意的行星，在相等的時間內(nèi)與太陽的連線掃過相等的面積。這是在說什么咒語？離得近的時候劃過的弧長，離得遠的時候劃過的弧短，是不是才能確保面積是相等的？其中隱含著另一個信息——距離太陽近的位置可以跑得快點；距離太陽遠的位置可以跑得慢點。這是定性分析，如果要是定量的問你：近日點比遠日點快多少？怎么辦呢？扇形面積相等：S1=S2,所以,因為經(jīng)歷的時間相同，所以，即：,得：，結(jié)論是：近日點與遠日點的速度之比等于半徑的反比。（近大遠小勻速→變速類似傳送帶模型，線速度與半徑成反比。）這也就是為什么春分（3月20日）到秋分（9月23日）比秋分到春分短整整7天的原因從宿舍到學(xué)校邁著沉重的步伐；從學(xué)校到宿舍邁著輕盈的腳步：時間不同，所以沒聽說過晚退，只聽說過遲到。。勻速→變速類似傳送帶模型，線速度與半徑成反比。從宿舍到學(xué)校邁著沉重的步伐；從學(xué)校到宿舍邁著輕盈的腳步：時間不同，所以沒聽說過晚退，只聽說過遲到。因為面積相等，所以第二定律也稱之為“面積定律”：在相等的時間內(nèi)與太陽圍成的面積相等。這是開普勒花了大約5年的時間找出來的規(guī)律。為了好理解可以這樣想：誰能管住你，你在他跟前的時候就要表現(xiàn)的積極點；你離他遠的時候就可以稍微懈怠一些。說是有一個廠長，去視察車間?？纯创蠹以趺锤苫睿拷Y(jié)果到那兒一看，門口有個年輕人抱著膀子看別人干活。這廠長就生氣了，你憑什么？從兜里掏出一張，這是100塊。拿著，馬上給我消失！我永遠不希望見到你。年輕人一看，那就拿著吧，拿著走了。然后廠長進去，把車間主任喊出來，剛才在門口那是誰？我已經(jīng)把他解雇了。哪有這么干活的？車間主任說我們也不認識，外邊到處閑逛，逛的到這兒來玩的。但是這個事告訴你什么？在主任呀廠長跟前是不是得積極表現(xiàn)一點，得積極一點動作快一點。老班進來了，你哪怕把書拿倒了也得裝作看書的樣子，不能不懂事。所以可以這樣理解：太陽是太陽系里絕對權(quán)威，這些行星離它近的時候就要跑得快點，離它遠的時候可以跑得慢點，這樣就確保在相等的時間內(nèi)包圍相同的面積。（近地點：夏天熱類似說是有一個廠長，去視察車間?？纯创蠹以趺锤苫?？結(jié)果到那兒一看，門口有個年輕人抱著膀子看別人干活。這廠長就生氣了，你憑什么？從兜里掏出一張，這是100塊。拿著，馬上給我消失！我永遠不希望見到你。年輕人一看，那就拿著吧，拿著走了。然后廠長進去，把車間主任喊出來，剛才在門口那是誰？我已經(jīng)把他解雇了。哪有這么干活的？車間主任說我們也不認識，外邊到處閑逛，逛的到這兒來玩的。但是這個事告訴你什么？在主任呀廠長跟前是不是得積極表現(xiàn)一點，得積極一點動作快一點。老班進來了，你哪怕把書拿倒了也得裝作看書的樣子，不能不懂事。得到這兩個定律之后，開普勒可以說是欣喜若狂，千百年來誰也沒發(fā)現(xiàn)天上有這樣的秘密，叫他發(fā)現(xiàn)了。他想和別人分享，就開始給一些大學(xué)老師寫信，給一些專家學(xué)者寫信，給伽利略寫信。但這一次，他收獲很慘。大學(xué)老師沒理他，很多專家學(xué)者是冷嘲熱諷。伽利略的反應(yīng)很耐人尋味，他的反應(yīng)是沒反應(yīng)——沉默。有學(xué)者專門研究這一段，估計伽利略當(dāng)時心里也不好受，很可能是處于一種羨慕、嫉妒、恨！這么好的事，怎么叫他給發(fā)現(xiàn)啦？很耐人尋味，都是血肉之軀啊。開普勒只好把這兩個規(guī)律寫到一本書《新天文學(xué)》里。輪到“第三定律注意：開三是開普勒根據(jù)第谷的天文觀測數(shù)據(jù)得出的，無法在實驗室驗證。”（周期定律/調(diào)和定律）了，第三定律很多同學(xué)看著一頭霧水。這可是開普勒的一生絕學(xué)，前后花的時間大約10年。這個定律來的不容易啊，首先德國爆發(fā)戰(zhàn)爭，國家亂了，他就跑到一個偏僻的小地方靠著教書維持生活，有時候?qū)W校還拖欠工資不給；因為他懂天文，所以搞搞副業(yè)，還客串算卦開普勒就干這種事。但在當(dāng)時老百姓的眼里，很有才的人才能干這種事。所以他前妻去世之后，有11個少女等著跟他結(jié)婚。開普勒根據(jù)自己的生活經(jīng)驗：前妻很富有但是經(jīng)常跟他吵，所以他挑了一個木匠的女兒跟他結(jié)婚?！焐显趺凑f？你要怎么干？生活一安定，他的腦子又不安定了。他開始琢磨，前兩個定律，一個描述軌道，一描述面積，整個太陽系里有沒有一個協(xié)調(diào)一致、比較和諧的規(guī)律呢？他就把那些數(shù)據(jù)今天平方，明天開方，后天三次方，這樣前前后后整整十年的時間，整出來這個：.這是什么意思？就是橢圓軌道半長軸的立方比上周期的平方在太陽系里是一個固定的數(shù)，也被稱為周期定律。其中a指的是行星繞中心天體公轉(zhuǎn)的半長軸，而非自轉(zhuǎn)半徑；T指的是行星公轉(zhuǎn)的周期，而非自轉(zhuǎn)周期地球就像正在拐彎的水泥罐車，既在自轉(zhuǎn)也在公轉(zhuǎn)。此周期是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期。T：恒星時間。；k只與中心天體有關(guān)，與行星自身無關(guān)。（家族都有血緣作為紐帶，太陽系家譜的姓就是k）注意：開三是開普勒根據(jù)第谷的天文觀測數(shù)據(jù)得出的，無法在實驗室驗證。開普勒就干這種事。但在當(dāng)時老百姓的眼里，很有才的人才能干這種事。所以他前妻去世之后，有11個少女等著跟他結(jié)婚。開普勒根據(jù)自己的生活經(jīng)驗：前妻很富有但是經(jīng)常跟他吵，所以他挑了一個木匠的女兒跟他結(jié)婚。地球就像正在拐彎的水泥罐車，既在自轉(zhuǎn)也在公轉(zhuǎn)。此周期是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期。T：恒星時間。別人一統(tǒng)江湖，他一統(tǒng)太陽系，如果有行星的運動不遵守開普勒定律就只能被勒令“退群”。很多學(xué)者對這一定律就感到非常的困惑——這怎么能是人想出來的呢？太有才了是吧？其實是艱苦卓絕呀，你想想十來年的時間辦這么一件事。開普勒得到這個規(guī)律的時候直接被震住了，太陽系里居然有這個規(guī)律！第二次陷入欣喜若狂！他對他的太太說“宇宙是和諧的，你我也是和諧的?！蔽覀儸F(xiàn)