太空实验的物理知识论文高中

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太空实验的物理知识论文高中

关于天体运动与太空开发的物理论文

摘要:人类自诞生以来，就从未停止过对未知世界的探索，茫茫夜空，浩瀚宇宙，当人们抬头仰望,碰撞出的思维火花早已飞出地球，奔向外太空。我们从何而来?我们存在的世界又是怎样在运转?不少科学家曾为此努力探索，从托勒密的地心说，到哥白尼的日心说，再到开普勒的天体运动定律和牛顿的万有引力定律，我们对自身世界的好奇从未止步...

关键词:天体运动，开普勒三大定律，太空开发 正文:

人类与天体运动

人类对事物的认识，总是-一个“提出一一修正一一否定一一-再提出”的过程，没有绝对正确的观点，而是一部不断完善的历史。 早在公元前4世纪，古希腊数学家欧多克斯就提出了地心说，后经亚里士多德、托勒密等人发展完善起来，地心说建立了世界上最早的行星体系模型，它承认地球是“球形”的，并提出了行星与恒星、运行轨道等概念，虽然其“地球是宇宙中心”的说法被后世证明是错误的，但其对天体运动研究开辟的先例意义重大。公元15世纪，波兰天文学家哥白尼在临终前发表了著作《天体运行论》，提出了“太阳是行星系统的中心，一切行星都绕太阳旋转。”的观点，哥白尼通过大量精确观察材料，结合当时正在发展的三角学，对行星轨道的相对大小和倾角进行了计算，初步模拟了太阳系的构造，同“地心说”一样，日心说也被后世证实是不完善的，“ 太阳只是太阳系的中心天体，而非宇宙中心。”

与哥白尼同一时期，丹麦天文学家第谷●布拉赫对天体运动进行了细致的


观，察与记录，在二十余年的时间里，他对周边行星、恒星的运动所做的观测，其精度之高在当时让人望尘莫及，他编制的恒星表在今天仍有使用价值，但第谷的宇宙观却是错误的，他固执地坚持“地心说”而忽视了它与自己观测结果的矛盾。因此，第谷的一-生并没有什么巨大成就。他的助手，勇于探索的德国人开普勒,根据第谷的观测资料，通过本人的分析后，归纳出了三大行星运动定律，即开普勒三大定律，它们分别是:

(1) 轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处 在椭圆轨道的一个焦点上。(这一定律可以结合微分观点给予数学证明。)

(2) 面积定律:在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。(角动量:物体到原点的位移和动量相关的物理量。它表征质点矢径扫过面积速度的大小，或刚体定轴转动的剧烈程度。)

(3) 周期定律(也称调和定律):绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星，其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。

开普勒定律的发表，彻底摧毁了托勒密的本轮系，定量地描述了天体运动规律，使人们对宇宙有了更深一步的了解。

(4) 公元17世纪，牛顿在开普勒等人的研究基础上，凭借超凡的数学能力,提出了万有引力定律，即:任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。它的提出，把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了 起来，第一次解释了自然界四种相互作用(即万有引力、电磁力、强相互作用、弱~)的其中之一，在人类认识自然的历史上树立了- -座里程


碑。通过人类对宇宙的认识史，我们应该学习到哥白尼的勇于挑战，第谷的严谨细致，开普勒的不畏世俗以及牛顿的善于总结，并将它们整合运用到自身的学习生活中。浩瀚宇宙，人类的探索从未停止...

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