备课资料（2 太阳与行星间的引力）.doc

用心爱心专心

备课资料
一、天行有常
亚历山大·波普（AlexanderPope）曾写诗称颂牛顿：“自然和自然界的规律隐藏在黑暗之中，上帝说，让牛顿去吧！于是切遂成光明.”万有引力定律第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律,打破了对天体运动规律认识的神秘感.根据万有引力定律而得到的一系列科学发现,不仅验证了万有引力定律的正确性,而且表明了自然和自然界的规律是可以被认识的.
万有引力定律的发现和验证都离不开精确的天文观测,根据天文观测可以掌握天体运行的规律.我国古代很早就懂得应用这种规律来编订历法,指导农业生产,运用这种规律,还可以推算古代历史事件发生的年代.我国学者在天文历史年代学中取得了重大的突破,例如确定武王伐纣的牧野之战发生在公元前1044年1月9日清晨.研究的主要依据即文物与史书中记载的天象,因为天象是可以验算、可以检验的.
二、前进道路上的困难
牛顿之前或与牛顿同时代的科学家为什么不能把引力问题彻底解决呢？归根结底是他们无法逾越前进道路上的三大困难.

牛顿
困难之一行星沿椭圆轨道运动，速度的大小、方向不断发生变化，如何解决这种变化的曲线运动问题，当时还缺乏相应的数学工具.
困难之二天体是一个庞然大物,如果认为物体间有引力,那么如何计算由天体各部分对行星产生的力的总效果呢?当时同样缺乏理论上的工具.
困难之三如果天体间是互相吸引的,那么在众多天体共存的太阳系中,如何解决它们之间相互干扰这一复杂的问题呢?
这三大困难横亘在许多科学家面前,无情地阻挡着他们前进的脚步.
那么,牛顿是怎样解决这三大困难的呢?物体间的万有引力究竟遵循什么规律呢?
牛顿利用他发明的微积分方法,越过了变速运动的障碍;他又运用模型方法,提出了质点的概念,并通过微积分运算的论证,把庞大天体的质量集中于球心,这样就能方便地计算出天体间引力的总效果;至于众多天体共存的“多体问题”，则是至今仍要用大型计算机才能解决的问题，牛顿大胆地撇开其他天体的作用不计，只考虑太阳对行星的作用——合理的简化使他能不受干扰地直达问题的本质.
牛顿汲取了前辈科学家关于引力思想的精华,克服了前进道路上的三大问题.他大约从1665年到1666年进行了“月—地检验”，经过长期、艰巨的创造性工作，终于摘取了引力问题的桂冠.牛顿的成就遥遥领先于同时代人,但他谦逊地说:“如果我比别人看得远些，那是因为我站成巨人们的肩膀上.”
三、扑朔迷离的维氏推测
俄国医学博士，精神分析学家维利考夫斯基在《碰撞的世界》中提出了新的太阳系假说，遭到天文学界激列抨击.书中某些观点又屡屡为后来的科学探索所证实.维氏的推测都能被证实吗?
以往的太阳系假说认为,太阳系自从诞生以后,就像钟表一样准确无误地运行着.而维利考夫斯基却认为,太阳系行星的运行轨道曾经受过强烈的干扰.大约在4千多年前,木星可能发生过一场大崩裂,部分物质被甩入空间.于是就出现了一个太阳系里的新成员——金星.
维利考夫斯基还推测,火星也曾因金星的引力作用改变过轨道,对地球造成了一定威胁,火星上一定还保留着当年在空间横冲直撞的痕迹,火星大气中存在着大量的氩和氖.1974年前苏联发送的火星探测器证实,火星在大气中确实有大量的氩和氖.
维利考夫斯基曾指出,月球上的岩石、岩浆富含磁性,月震一定很频繁.科学家们对“阿波罗”号6次登月飞行带回的岩样和数据进行分析后，证实维利考夫斯基的断言.
尽管现代科学一次又一次地证明了维利考夫斯基在《碰撞的世界》中提出的推测大部分是正确的,但要想让人们全部接受他的推测还很困难,这还需要时间.那么,他的推测在将来是否能全部被证实呢?这还需要更多的时间.
四、星星掠日看奇观
有的星星的近日点离太阳表面极近,几乎就是掠面而过.你知道它们是谁吗?科学家们把近日点离太阳表面极近的彗星叫掠日彗星.
著名的是1843年出现的1颗大彗星,它绕太阳转1圈约513年,离太阳最远时达190亿千米,比冥王星还远2倍;离太阳最近时只有13万千米.这颗奇特的彗星以550千米每秒的高速度穿过太阳大气层,4天后因彗星受太阳高温的烘烤而产生很长的慧尾,宽约600万千米,长达3亿多千米,犹如探照灯射出的光柱,横扫整个天空.
1963年,阿根廷天文学家佩雷拉发现的彗星是离太阳最近的1颗掠日彗星,离太阳表面最近时只有6万千米.太阳直径是139万千米,区区6万千米,简直就是擦边而过.由于这类彗星每次掠过太阳表面时,经受不住太阳高温的“磨炼”，经常发生瓦解和分裂.如池谷一关彗星在1965年10月2日前后穿过太阳大气时,慧核竟然分裂成3个,几天后各自拖着1条很长的尾巴,出现在拂晓前的东南上空.