第1讲 地心说和日心说教材
地心说及日心说
地心说和日心说地心说和日心说【大纲】经过对日心说与地心说的比较解析，说明地心说能够存在很长时间的原因及其存在的依照，日心说的发展历程及其曲折性。
辩证的说明地心说有其值得必然之处，日心说也并非尽善尽美。
一、地心说与日心说从亚里士多德到托勒密，人们素来认为地球是宇宙的中心，所有的行星、太阳、月亮以及众恒星都围绕地球运转。
托勒密在公元 2 世纪建立了托勒密的地心说系统，直到哥白尼重建日心说系统，这个系统在西方素来占统治地位。
托勒密的地心说不是揣摩，也不是先验的坚决，更不是巫者的邪说，而是在当时社会历史背景和科学技术条件下，和当时实践水平相适应的理论。
第一，托勒密的地心说是对先人思想和学说的总结。
在他从前，欧多克索认为地球是万物的中心，提出了太阳、月亮和行星都在同心透明体中绕地球而运转的看法。
随后，天文学家阿波罗尼提出了本轮、均轮的看法，用来讲解天体和地球距离的变化。
稍后的喜帕恰斯又继承了阿波罗尼的本轮、均轮理论，并进一步用独爱圆来讲解太阳的不均匀性运动。
他还发现了岁差，编制了几个世纪内太阳和月亮的运动表以及一份包括 1000 多颗恒星地址和亮度的星表。
托勒密正是沿着欧多克索、阿波罗尼和喜帕恰斯的道路，并集古希腊天文学的大成，形成了他的完满的地心说系统。
其次，托勒密的地心说是建立在他长远观察实践的基础之上的。
他不但继承了先人积累的天象资料，而且自己作了二十多年的勤奋观察，并在此基础进步行了浩大的计算。
所以，在当时的条件下采用地心系来描绘天体运动则是很自然的，而且是吻合认识发展逻辑的。
日心说其实不是哥白尼的独创，早在古希腊时期就有个叫做阿里斯塔克的学者就提出过日心说，但由于和人们的直观感觉相差甚远而没什么大的影响。
而且，日心说还有两个致命的问题是阿里斯塔克所无力解决的。
幽默的是，哥白尼的《天体运转论》初版此后，也碰到了和当初阿里斯塔克同样的问题，这成了其他天文学家们反对日心说的原因。
第一个问题来自于人类的平常经验。
太阳系的形成和恒星的演化(第1、2课时)教案 浙教版科学九年级下册
圆盘中心的气体崩塌收缩形成太阳。
剩余的星云物质进一步收缩演化，形成地球等行星。
3、星云学说推论的重要依据：①只有太阳和太阳系的行星形成于同一个旋转的星云云盘，太阳的自转方向和太阳系的行星的公转方向才会一致；②形成太阳系的行星的物质来源于同一个扁平的星云云盘，才导致太阳系的行星的公转轨道几乎位于同一平面上。
活动：把准备好的沙子分成三堆，分别制作太阳系形成三个阶段的模型：1、圆盘状星云阶段。
2、早期太阳形成阶段。
3、行星形成阶段。
思考与讨论：关于太阳系的形成还有哪些学说？（二）、“灾变说”地球等行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另一颗恒星接近太阳或与太阳相撞）而从太阳中分离出来的。
思考与讨论：太阳是太阳系的中心，也是由星云形成的一颗恒星，恒星真的能永恒吗？对于太阳这样低质量的恒星，成年期能延续100亿年。
3、恒星的演化1.恒星是在相对小的体积内积聚大量的气体而构成的。
恒星的演化就是一颗恒星诞生、成长、成熟到衰老、死亡的过程，是一个十分缓慢的过程。
读图：恒星是如何演化的？2.恒星的演化历程3.恒星寿命与质量的关系4.恒星演化的不同阶段形态各异红巨星，红色，直径比太阳大10-100倍，亮度比太阳大得多埃利斯行星状星云的中心有一颗密度很大、体积和亮度很小的白矮星。
思考：白矮星在哪里？为什么看不到？黑洞的密度比白矮星大得多，在它的附近所有物质都会被吸进去。
这是黑洞的想象图。
思考与讨论：黑洞是个空洞吗？你能想象它看不见的原因吗？它又是怎样被发现的？超新星在超红巨星的爆炸中诞生，这是超红巨星爆炸前后的照片，星体核心（箭头指处）密度非常大。
根据对红巨星和白矮星的研究，科学家描绘出了太阳未来的演变过程。
5.太阳一生的演化太阳的光和热是靠太阳内部的氢核发生核聚变而产生的，太阳的内部在不断地消耗氢。
图中从1至6，太阳的形状发生了什么变化？进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。
思考：太阳的演化经历哪些阶段？了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？宇宙是有规律地处在不断变化中的。
人教版高中历史必修3 4.11课文注释：地心说与日心说
课文注释：地心说与日心说（1）地心说。
中世纪时，基督教会宣扬的宇宙观是宇宙是一个封闭的大盒子或大帐篷，天是盒（篷）盖，地是盒（篷）底，圣地耶路撒冷居盒（篷）底的中央，日月星辰悬挂在盖上，此即所谓的“宇宙帐篷说”。
后来，亚里士多德和托勒密所提出的希腊宇宙体系逐渐深入人心，托马斯·阿奎那将亚里士多德理论融入基督教神学之后，地心理论即获得了正统地位。
地球居宇宙中心的思想被赋予了宗教意义，人类及其居住的地球被置于上帝的怀抱之中，沐浴着上帝的光辉，并被圣恩所笼罩。
上帝位处宇宙的最外层，推动着宇宙的运行，注视着人类的一举一动。
托勒密的宇宙体系还被赋予一种人间的等级结构，即天上高贵，地下卑贱，越往高处越进入神圣美妙的境地。
但丁的《神曲》对这一等级宇宙体系作了诗意的描述，在《天堂篇》中，但丁在少女贝亚德的引领下依次上升到了月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天、水晶天（原动天），并在原动天那里窥见了上帝的景象，沉浸在至高无上的幸福之中。
（2）日心说。
随着天文观测技术的发展，地心说体系已是破绽百出。
文艺复兴时期已有许多进步思想家和天文学家对它表示怀疑。
但真正打破该体系的是16世纪波兰伟大的天文学家哥白尼。
哥白尼发现托勒密的理论虽然可以给出同观测资料相符合的数据，但他描述的天空图景显得复杂凌乱，毫无统一性和规律性。
经过多年悉心研究，哥白尼得出了地球不是宇宙中心的结论。
他在1510年指出：太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕着太阳运动，只有月亮才真正围绕地球旋转。
以后哥白尼又根据亲自获得的20多项新的观测事实和大量复杂的数学计算结果，对上述结论作了许多修改和补充。
1530年，终于圆满地完成了日心说的建立工作。
在1543年出版的《天体运动论》中，哥白尼向人们描述了他的宇宙图景：太阳位于宇宙的中心，有五颗当时已知的行星和地球围绕太阳旋转。
《天体运行论》发表后，遭到了马丁·路德的反对和责难，他把哥白尼叫做“想要把天文学这门学科弄颠倒”的蠢人。
地心说和日心说页PPT文档
如太阳，月亮和一些行
星的视运动却并不如此，
甚至还描绘出复杂的双
纽线轨迹。
柏拉图给他的学 生们提出了一个任务： 怎样用若干个特殊的 匀速圆周运动的组合， 去解决理想情况与现 实的这个矛盾。这里 所提出的运动的合成 和分解的思想，对后 来物理学研究方法的 发展起了启示性的作 用。
• (1)．星体绕着某一 中心的匀角速运动， 符合当时占主导思想 的柏拉图的假设，也 适合于亚里士多德的 物理学，易于被人们 接受。
但是，信奉地心说的人 们并没有认识到这是由于地 心说本身的错误造成的，却 用增加本轮的方法来补救地 心说。起初这种办法还能勉 强应付，可后来仍不能满意 地计算出行星的准确位置， 这不能不使人怀疑地心说的 正确性了。地心说之所以会 被随着历史而被突破，有一 部分是因为地心说的创始人 和拥护者没有把地心说的语 意和内涵无限扩大（在天体 运行的阐述中毕竟还有非地 心说的存活空间，即地心说 能被“证伪”）。
天。再外面，是推动天体 天主教教会接纳此为世界观
运动的原动天。
的“正统理论”。
备受推崇的地心说
•
天动说不是仅天文
学上的计算方法。当时
的哲学和思想被加入。
因为神在宇宙中心安置
地球这个人类住的特别
天体。希腊哲学家们认
为，永恒的、神圣的天
体只能相应于其高贵的
地位作匀速圆周运动，
天动说被看作了正式的
宇宙观。但少数天体，
绕着地球的外部行星的是 运动是以两种运动的合成 来描述的： 1）这个行星沿着一个称 之为本轮的小圆周所做的 年转动。 2）这个本轮的中心沿着 绕地球的第二个圆周所做 的运动。 这后一个圆周近似的描述 了行星绕着太阳运转的真 实轨道，而本轮运动只是 视运动而已。
《地心说和日心说》课件
地心说在现代科学中的应用和影响
01
02
03
地理学
地心说是地理学研究的基 础，用于描述地球上物体 的位置和运动，以及地球 与其他天体的相对位置。
天文学
地心说在天文学中仍然有 一定的应用，特别是在计 算行星位置和预测天文现 象方面。
导航
地心说在航海和航空导航 中有重要应用，帮助人们 确定自己的位置和航向。
地球自转和公转
日心说认为地球不仅围绕太阳旋转 ，而且还存在自转，即地球每天绕 自身轴旋转一圈。
相对运动
日心说认为地球和其他行星相对于 太阳的运动是相对的，因此观测到 的天体运动模式应该是相对一致的 。
04
CATALOGUE
日心说的主要观点和特点
地球是球体
01
地球是一个近似于球体的天体， 与平面地球模型不同。
古希腊时期
地心说是古希腊天文学家提出的 一种宇宙模型，可以追溯到公元
前6世纪。
托勒密体系
公元2世纪，古希腊天文学家托 勒密在《天文学大成》一书中系 统地阐述了地心说的理论，这一 体系在欧洲中世纪时期占据主导
地位。
文化传播
地心说通过阿拉伯文化的传播， 影响了伊斯兰世界的天文学研究 ，并在文艺复兴时期返回欧洲， 对科学思想产生了深远的影响。
02
CATALOGUE
地心说的主要观点和特点
地球是宇宙中心
• 地心说的核心观点是地球位于宇宙中心，并且是静止的， 其他天体都在围绕地球旋转。
天体运动规律
• 地心说认为天体运动是有规律的，并且可以用数学公式来描述。例如，行星的运动被认为遵循本轮和均轮的运动模式。
03
CATALOGUE
日心说的起源和基本概念
日心说在现代科学中的应用和影响
太阳的故事(三)地心说vs日心说
我们已经知道， 天上的日月星辰并不是静止不动的， 从它们的东升西落中所能得到的最直 接、 最直观的结论， 就是所有天体都在一个以地球为中心的天球上， 围绕地球转动。
这种几乎出现在所有早期文明中的猜测是地心说 (Geocentrism) 的雏形。
但世界的有趣之处就在于，它常常给你一点希望， 似乎一个简单图像就能让你抓住点什么， 但稍稍细究一下却会发现事情并不那么妥帖。
拿日月星辰的运动来说， 星星的运动倒是的 确能用一个天球的转动来描述——因为它们只有周日运动， 但太阳、 月亮及五大行星却除 了周日运动外还各有各的 “私活”： 太阳有周年运动， 月亮有月相变化， 五大行星更不象 话， 不仅各有各的周期， 甚至还每隔一段时间就 “倒行逆施” (逆行) 一番。
区区一个天 球是无论如何摆不平那么多运动的。
怎么办呢？ 古人们想到了一招， 那就是把天球当成 礼物派发， 让太阳、 月亮及五大行星各占一个， 乖乖听话的其它星星们则共享一个[注一]。
但这还不够， 因为行星的逆行还无法解释。
有人也许会说， 那有什么难的？ 让天球一会 儿正转， 一会儿逆转不就行了？ 打住！ 万万不行。
要知道， 从古希腊开始直到十七世 纪之前， 在差不多两千年的时间里， 人们对天体运动的描述一直遵守着两个要素： 一是 天球必须为球形， 二是它的运动必须有某种类型的均匀性。
这几乎是当时对 “解释” 一词 的定义， 非如此不能算是解释。
让天球象眼珠子那样乱转是万万不行的——文雅点说是不 完美的。
天球必须完美， 行星却要倒行逆施， 这就让人伤脑筋了。
在被伤了脑筋的人当中就有古 希腊先贤柏拉图 (Plato, 428/427BC-348/347BC)， 他给后人留了一道思考题： 如何 用均匀有序的运动来描述看起来不规则的行星运动？ 要说历史上的聪明人还真不少， 柏拉图的思考题一出， 很快就有人按下了抢答键。
抢答 者不是外人， 而是柏拉图的学生欧多克斯 (Eudoxus, 400/408BC-355/347BC)。
地心说与日心说
哥白尼提出的日心说，推翻 了长期以来居于宗教统治地位的 地心说，实现了天文学的根本变 革。日心说，也称为地动说，是 关于天体运动的和地心说相对立 的学说，它认为太阳是宇宙的中 木星 心，而不是地球。 地球 哥白尼努力了30年，取得了 土星 太阳 可靠的数据，提出了“日心说”， 并在临终前出版了他不朽名著 水星 《天体运行论》。
金星 火星
√
√×Leabharlann 你们想先了解 哪一个？克罗狄斯· 托勒密 地心说 判断观点 尼古拉· 哥白尼 日心说
判断观点
克罗狄斯· 托勒密（古希腊语： ΚλαύδιοςΠτολεμαῖος；拉丁语： ClaudiusPtolemaeus，约90年—168年），又译 托勒玫或多禄某，相传他生于埃及的一个希腊化 城市赫勒热斯蒂克。古希腊天文学家、地理学家 和光学家。托勒密写下一系列科学著作，当中三 部对伊斯兰世界和欧洲的科学发展有着颇大的影 响。第一部是《天文学大成》 （古希腊语： ΗμεγάληΣύνταξις，意谓“巨著”）。第二部是 《地理学指南》 ，是一部全面探讨希腊罗马地区 地理知识的典籍。而第三部是有关占星学的《四 书》 ，书中尝试改进占星术中绘制星图的方法， 以便融入当时亚里士多德的自然哲学。
√ × ×
尼古拉· 哥白尼（拉丁语：Nicolaus Copernicus，1473年2月19日－1543年5月 24日），文艺复兴时期波兰数学家、天文学 家。1473年出生于波兰，通晓多国语言，了 解经典文学，能够胜任翻译，做过执政官、 外交官，也是一名经济学家。40岁时提出了 日心说，并经过长年的观察和计算完成他的 伟大著作《天体运行论》。哥白尼的“日心 说”沉重地打击了教会的宇宙观，是唯物主 义和唯心主义斗争的伟大胜利。他用毕生的 精力去研究天文学，为后世留下了宝贵的遗 产。1543年5月24日哥白尼在弗龙堡辞世， 遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂 重新下葬。
高一下学期物理人教版必修第二册课件：第七章第1节行星的运动
答案：B
二、开普勒定律 [微探究] 太阳系的八大行星绕太阳的运动如图所示，观察并思考下列
问题：
(1)行星的轨道是什么样的？ (2)太阳在行星轨道的什么位置？ (3)行星在运行轨道上不同位置速率是否相同？ (4)不同的行星绕太阳运行的周期是否相同？ 提示：(1)椭圆。(2)一个焦点上。(3)不相同。(4)不相同。
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
确；行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，必须
是对同一行星而言，D错误。
答案：C
开普勒定律的理解
描述 定律
角度
理解
(1)行星绕太阳运动的轨道严格
开普
来说不是圆而是椭圆，不同行
勒第 轨迹 星的轨道是不同的。
一定 空间 (2)太阳不在椭圆的中心，而是
B．两者运行速度大小始终保持不变 “课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
C．太阳位于两者椭圆轨道的公共焦点上 “课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
说
_地__球__运动
最和谐的_匀__速__圆__周_运
日 (1)_太__阳__是宇宙的中心，是静止不 动，但计算所得的数
心 动的
据和丹麦天文学家第
说 (2)地球和其他行星都绕_太__阳__运动 谷的观测数据不符
[试小题] 1．判断正误。
(1)地心说认为地球是宇宙的中心。 (2)日心说认为太阳是静止不动的。 (3)地心说是错误的而日心说是正确的。 (4)太阳每天东升西落，说明太阳围着地球转。
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动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几 种运动 7. 人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引 起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现 象
哥白尼与托勒密的区别
放弃使用偏心等 距点
将宇宙的中心置 换为太阳
地球不是静止而 具有多种运动 （自转、公转）
产生一定的简单性、 和谐性、美观性
哥白尼的保守性
数据来源大部分还 是来源于希腊天文 学
继续使用天球概念 宇宙依然是有限的，
保留了恒星天
更加频繁的使用 本轮和均轮
这使得哥白尼的 学说在另外一些 地方又显得比托 勒密体系复杂
第一讲
地心说 与
日心说
亚里士多德及其地心说
地心说是亚里士多德 的首创，他认为宇宙 的运动是由上帝推动 的。他说，宇宙是一 个有限的球体，分为 天地两层，地球位于 宇宙中心，所以日月 围绕地球运行，物体 总是落向地面。
地球之外有9个等距天层， 由里到外的排列次序是： 月球天、水星天、金星天、 太阳天、火星天、木星天、 土星天、恒星天和原动力 天，此外空无一物。各个 天层自己不会动，上帝推 动了恒星天层，恒星天层 才带动了所有的天层运动。 人居住的地球，静静地屹 立在宇宙的中心。
② 简单性和精准性并没有比托勒密提高多少 ③ 面临非常严峻的挑战：离心力和恒星视差 ④ 没有得到广泛接受
问题：哥白尼的革命性在哪里？
哥白尼日心说的根本内涵
柏拉图主义对亚里士多德主义的反击 数是解释自然的钥匙，自然的秩序是几何的，简洁的、
和谐的、美观的 太阳是至高无上的
未来新范式的草图 哥白尼提出了另外一种选择，一个新的框架，以后开
亚里士多德的宇宙论传统
亚里士多德把天分 成月上区和月下区。
地上的运动：用四 元素说、自然位置 来说明
天上的运动：用完 美的圆周匀速运动 来说明，而这就是 数理天文学家们的 使命——拯救现象
亚里士多德主义与新柏拉图主义
亚里士多德主义＝亚里士多德主义 + 基督教 + 托勒密宇
宙模型 中世纪—>文艺复兴—>科学革命之后的衰落 地球是宇宙的中心，却是宇宙中最易腐朽之物，而宇宙间
在物理基础的问 题上并没有很大 的突破
文本阅读：哥白尼的辩护词
反对理由：如果地球在转动，空气就会落在后面，而形成一股持久的 东风。
哥白尼答复：空气含有土微粒，和土地是同一性质，因此逼得空气要 跟着地球转动。
哥白尼答复：空气转动时没有阻力是因为空气和不断转动的地球是连 接着的。
反对理由：一块石子向上抛去，就会被地球的转动抛在后面，而落在 抛掷点的西面。
上知天文、下识地理的托勒密作为作为 一位出生于埃及的古希腊地理学家，天 文学家，数学家。他从公元127年至 151年间在埃及的亚历山大城进行天文 观测，托勒密总结了希腊古代天文学的 成就，把自希腊天文学家阿波隆尼以来 用偏心圆或小轮体系解释天体运动的地 球中心说加以系统化和论证。
托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不 动。从地球向外，依次有月球、水星、 金星、太阳、火星、木星和土星，在各 自的圆轨道上绕地球运转。其中，行星 的运动要比太阳、月球复杂些：行星在 本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行。 地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫 “本轮”。在太阳、月球行星之外，是 镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。再 外面，是推动天体运动的原动天。
多瓦大学学习法律、医学和神学 从波洛尼亚大学天文学家德·诺瓦拉那里学到
了天文观测技术和希腊的天文学理论 1506年回到波兰，1509年写出了《概要》 1539年写出了天文学史上伟大著作《天球运
行论》
《概要》的基本概括
1. 不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心 2. 地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的
普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿等人正是在这个草图上 不断细描深刻，最终完成了近代科学的建构
哥白尼的立场：日心说是真实的，不仅仅是为 方便而设
人的地位的悄然提高
文本阅读：哥白尼对日心说的宣言
最黑暗的地狱就设在地球的中心 水晶球是永恒的、完美的、透明的，他由至高无上的上帝
来推动（不彻底的物理学改造）
新柏拉图主义＝柏拉图主义＋基督教
教父哲学—>中世纪的衰落—>文艺复兴时期的复兴 万物皆数 太阳是至高无上的
托勒密对地心说的发展
克罗狄斯·托勒密（公元 90年——168年）生于 埃及，父母都是希腊人。 公元127年， 年轻的托 勒密被送到亚历山大去 求学。在那里，他阅读 了不少的书籍，并且学 会了天文测量和大地测 量。
拯救现象的技术性装置
(A)
(B)
(C)
托勒密的基本假定
1、天是球形的并且像球那样 转动
2、地作为一个整体也是球形 的
3、地位于整个天的中央，好 像一个中心
4、由于地球的太小，而到恒 星天球的距离很大，
地球对于恒星天球来说， 小得犹如一个点
5、地球不参与任何பைடு நூலகம்动
哥白尼革命
哥白尼 1473年2月19日生于波兰 18岁进入波兰的克拉科夫大学学习医学 1496年来到意大利，先后在波洛尼亚大学和帕
哥白尼答复：由于受到本身重量压力的物体主要属于泥土性质，所以 各个部分毫无疑问和它们的整体保持同样的性质。
反对理由：如果地球转动，它就会因离心力的作用变得土崩瓦解。
哥白尼答复：如果地球不转动，那末恒星的那些更庞大的球就必须以 极大的速度转动，这一来恒星就很容易被离心力拉得粉碎。
哥白尼答复：离心力只在非天然的人为运动中找得到，而在天然的运 动中，如地球和天体的运动中，则是找不到的
哥白尼日心说的同化与接受
技术上，哥白尼的日心说面临很多挑战 1. 离心力问题 2. 恒星视差
宗教上，哥白尼的日心说抵触了基督教 的一些教条，尤其是地心说的教条
比如《约书亚记》
➢ 《天球运行论》的流行，而日心说则广受批 评
小结：哥白尼的日心说的非革命性
① 与托勒密相差无几，只是用置换宇宙中心的 方法来换取托勒密的偏心等距点