论开普勒第二定律的发现方法

1引力的物理思想 一些物理学史书籍讲到开普勒在发现天体运行三定律后，开始探索是什么原因使天体这样运动，但没有成功．这听起来很合理，但不符合历史事实．     

从开普勒定律到万有引力定律

从椭圆轨道出发,推导出了万有引力定律.     

天体运行立法者开普勒

本文介绍了开普勒发现天体运行第二定律的发现过程。重点讨论了开普勒从一个神秘主义者到近代物理学家的变化，以及开普勒发现第三定律的实际过程（私人科学）与他公开发表描述过程（公众科学）的差别。     

利用几何知识求解天体运动轨道

本文提出一种构造椭圆的方法,并利用该方法结合开普勒第二定律求解在万有引力作用下的天体运动轨道形状,该方法抛开了复杂的数学积分,只利用简单的几何知识使求解过程简洁化,图像化,能够加强学生对天体运动的理解.     

开普勒三定律与地球公转轨道参数的讨论

分别从拉格朗日量、龙格-楞次矢量以及微分方程出发,由万有引力定律导出了开普勒三定律,并积分得到开普勒方程与轨道周期.利用文献中的数据计算了地球公转轨道的偏心率和周期,发现有的文献给出的地球近日点和远日点速率值使得计算结果和观测值之间存在较大的不一致.分析其原因并给出了速率的修正值,从而保证了计算结果和观测值之间的自洽性.     

微小差异导致的伟大发现

在太阳系中,地球同她的姊妹行星以椭圆轨道围绕太阳运动,太阳本身处于椭圆轨道的一个焦点上。这一规律是众所周知的。1609年,在《新天文学》一书中,约翰内斯·开普勒提出了这一被称为开普勒第一定律的行星轨道规律,同时也提出了行星运动的第二条定律,这条定律指出：“行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积”。他指出,这两条定律同样适用于其他行星和月球的运动。后来,经过长期繁复的计算和无数次失败,开普勒又发现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平方正比于轨道半长轴的立方”。     

对开普勒定律的进一步理解

开普勒三大定律表述非常简洁,但学生理解起来却非常困难.尤其是在第二和第三定律的教学中,很多学生提出了自己的见解,想得到满意的答复.下面就学生提出的问题来谈一谈笔者的一点认识.     

开普勒三定律和万有引力定律的几何证明

在高中教材中“由开普勒定律推导出万有引力定律”“由万有引力定律推导开普勒定律”,采用的是近似方法求解,结果不能令人信服。在大学教材或者相关文献中都是通过微积分知识求解,学生不易理解。本文采用哈密顿速度矢量图,结合简单的几何知识,巧妙地解决了上述问题。     

文艺复兴时期的开普勒

 数学家、天文学家、物理学家约翰尼斯·开普勒(JohannesKepler)(1571～1630)根据第谷·布拉赫的丰富而精确的天文观测资料,建立行星运动三定律,使其成为指导天体力学的基本定律,被人们称为“天空的立法者”。他继承和发展了哥白尼的日心学说,为人类认识宇宙的奥秘贡献了自己的智慧和心血。目前有关开普勒研究的文章大多集中于他对行星运动三定律的证明和论述,但是“历史的价值在于恢复其过去丰富多彩的活生生的生命。”如果我们公正地回复到历史的来龙去脉中,而不是用现代的观点编织历史,新科学的产生、新世界观的形成要比传统诠释所描述的复杂得多。     

恒星照亮行星定律被打破人马座行星正温暖恒星

恒星照亮行星 ,这是天文学的定律。然而 ,科学家却发现人马座一个巨大炙热的气态行星在磁场作用下 ,产生类似太阳耀斑的活动温暖着其恒星 ;同时 ,科学家也第一次观测到太阳系外行星的磁场状况。这颗炙热的行星与木星大小类似 ,是地球质量的 2 70倍。但与地球和木星不同 ,该行星与其恒星的距离很近 ,仅有大约 70 0万千米左右 ,而地球与太阳的距离约为 1 .5亿千米。这样接近恒星的行星 ,在迄今发现的 1 0 0多颗太阳系外行星中约占 2 0 %。这颗人马座行星在其恒星上产生一个大型磁暴 ,从而形成了一个永久性的热点。该热点伴随着行星以 3天的周…     

热力学第二定律的教学释疑

解释了热力学第二定律教学中遇到的相关疑难问题．     

分析和验证牛顿第二定律的实验系统误差

通过理论推导,计算机数值模拟作图,分析了验证牛顿第二定律的实验中理想值和理论值,证明了该实验的最主要误差是平衡摩擦力时轨道的角度过大或过小造成的误差,并且运用了现代信息技术手段进行精确实验,分析了实验中的最大相对误差,以有效控制实验的精确性.     

重整热力学第二定律理论体系的一种新方法

利用理想气体可逆过程的规律来建立热力学第二定律的理论体系并无必要.本文提出一种新的方法.     

如何计算天体的质量

 一、历史回顾古往今来,太阳每天都是东升西落。天上繁星闪烁,异彩纷呈。这些壮观的天文现象自古以来就吸引着人们去探究其运动规律。早在公元前数百年,人们就开始有了对这些天体运动的各种解释。到公元150年前后,古希腊的亚历山大城的学者托勒密著成《天文学大成》一书。     

运动阻力对牛顿第二定律验证实验的影响及修正

在考虑滑块和导轨之间空气粘滞阻力的情况下，本对牛顿第二定律验证实验进行了深入的研究，提出了包括运动阻力在内的牛顿第二定律验证的实验方法。结果表明，在实验误差允许的范围内牛顿第二定律均能得到较好地验证。     

毕奥萨伐尔定律建立的探讨

毕奥萨伐尔定律是电磁学中一个重要的定律。它是法国科学家毕奥和萨伐尔合作研究发现载流长直导线对磁极作用反比于距离的实验结果,并确定了电流对磁极作用力为横向力。该定律是由实验方法得到的,为了能够更好掌握毕萨定律的建立过程,我们尝试根据电磁场理论,应用电磁场变换的关系式推导运动电荷产生的磁场。进而得出经典物理学上的重要电磁规律---毕奥萨伐尔定律。在该条件下求出的毕萨定律,不仅适用条件清晰明了,同时为应用相对性原理解决问题做了充足准备。     

基于智能手机App验证牛顿第二定律的研究

设计了一款安卓智能手机应用软件Physics+,并基于该App验证牛顿第二定律。该方法通过手机App结合外置加速度传感器来直接测量传统实验中滑块运动的加速度,记录加速度的完整变化过程,自动分析实验误差。与传统验证牛顿第二定律实验的方法相比,该方法操作简单,性价比高,快捷精准,解决了传统实验方法精度低和误差大的问题。利用安卓智能手机辅助物理实验教学,让学生从实验中更形象地理解牛顿第二定律,激发学生学习物理的兴趣,有望成为开展物理实验探究和教学的得力工具。     

火星的现在,地球的未来

 在“勇气”号登陆火星时,美国一位科学家指出,火星的现在预兆地球的未来。下面将根据天体运动规律和一些天文资料对此作简单的说明。一、行星运行轨道的理论分析太阳系内行星绕太阳做椭圆运动,为简单起见我们将其视为匀速圆周运动。设太阳的质量为M,行星的质量为m,太阳与行星之间的距离为r,万有引力常量为G,万有引力为F。根据牛顿的万有引力公式,得F=GMm/r²。(1)设行星绕太阳做匀速圆周运动的周期为T,其向心加速度可表示为a=v²/r=ω2r=(2π/T)2r。根据牛顿第二定律,得F=ma=m(2π/T)2r,(2)由(1)、(2)得T=2πr3/(GM)。     

双星运行轨道的研究

文章首先把双星运动看做二体问题,研究以一个星体为参照系,另一个星体的轨迹为圆锥曲线,以系统的质心为参照系,每一个星体的轨迹也是圆锥曲线,然后提出了行星与恒星之间也是双星现象,地球与月球之间也是双星现象,解释了困扰物理学与天文学多年的行星运行轨道的共面性、公转的同向性难题,指出了研究行星运行轨道时惯性质量应当用折合质量计算。