从椭圆轨道到万有引力定律_第1页
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文档简介

1、从椭圆轨道到万有引力定律1543年,哥白尼天体运行论的印刷出版，对天文学的研究起到了极大的促进作用，在牛顿之前，很多人对力学的发展作出了贡献，代表 性的成就是，开普勒奠定了经典天文学的基础。开普勒天体立法者开普勒家境贫寒，一生艰辛，凭借勇于创新、执着探索的可贵精神， 发现了著名的行星运动三定律。第一定律（轨道定律）：所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太 阳运动，太阳位于椭圆的一个焦点上。第二定律（面积定律）：每一行星的矢径（行星中心到太阳中心的连线） 在相等的时间内扫过相等的面积。第三定律（周期定律）：行星绕太阳运动的周期T的二次方与该行星的 椭圆半长轴r的三次方成正比。开普勒发现这些定律

2、， 经历了艰苦的探索历程， 期间，1600年他成为 星学之父第谷的助手，是一个转折点第谷有一双明亮的眼睛，为 了编制包括一千个天体的星表，二十年如一日持续观测，积累了大量 可靠资料，测量误差不超过2：第谷1601年去世，这笔宝贵的科学财 富就留给了开普勒。而他和第谷犹如天文学中一对互补的双星，他从 第谷的资料中发现了真理。如果以匀速圆周运动来研究和第谷的观测 结果比较，至少相差8：以上，而第谷数据的误差不允许大于2：。顽强 的探索使开普勒突破了匀速率运动和圆轨道两个传统观念的束缚，于 是误差消除，第一、第二定律随之诞生。想象和直觉第三次引导开普 勒，使他感到还有秘密：杂散的数据中应该有统一，不

3、协调中应该有和谐，后来终于发现：如果将地球的周期和轨道半长轴都设为1个单 位，则所有行星的T2都等于r 3（见下表），这就是第三定律。行星偏心率er3（r地=1）T2（T地=1）水星0.2060.0580.058金星0.0070.3780.378地球0.0171.0001.000火星0.0933.5403.537木星0.048141.0140.7土星0.055878.1867.7开普勒的最后一次探索，是猜想行星运动定律只是某一个更普遍定律的表现，并着手从物理原因，即太阳的作用去寻找这个定律。开普勒 没有完成这次探索，但方向无疑是正确的。他不愧为天体力学的奠基 人。从运动现象研究力 万有引力定律的建立牛顿在自然哲学的数学原理的前言中说:“我奉献这一作品，作为哲 学的数学原理，因为哲学的全部责任似乎在于 从运动的现象去研究 自然界中的力， 然后从这些力去说明其他现象。 ”万有引力定律的建立， 体现了牛顿“从运动现象研究力， 从力去说明其他现象 ”这一研究方法的 完整过程。他在前人的基础上，以严整的理论体系，建立了关于物体 运动的三个定

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