(一)科學家對行星運動規律的研究過程
思考1：在古代，人們對天體運動的認識有哪幾種學說?
思考2：如何客觀的評價這兩種學說?
這兩種學說都不完善，因為太陽，地球等天體都是運動的，太陽只是太陽系的中心天體，不是宇宙的中心。鑑於當時對自然科學的認識能力，日心說比地心說更先進，日心說更能完美的解釋天體的運動。
思考3：之後的科學家做了哪些努力?
導師丹麥天文學家第谷(1546-1601)是富二代，喜歡觀察星系，丹麥國王就把一個小島給他，配上先進的望遠鏡觀測。對行星進行了多年的觀測記錄，最後收了一個徒弟叫德國天文學家開普勒(1571-1630)用了20年的時間研究了他的導師丹麥天文學家第谷(1546-1601)的行星觀測記錄，發現如果假設行星的運動是勻速圓周運動，計算所得資料與觀測資料至少有8分的角度誤差。當時公認的第谷的觀測誤差不超過2分,開普勒想,這不容忽視的8分也許是因為人們認為行星繞太陽做勻速圓周運動所造成的.只有假設行星繞太陽運動的軌道不是圓,而是橢圓,才能解釋這種差別.後來開普勒又仔細研究了第谷的觀測資料,經過四年多的刻苦計算先後否定了19種設想,最後終於發現了天體執行的規律開普勒三大定律。
(二)開普勒三定律
思考1：開普勒第一定律的內容是?橢圓的焦點是什麼?開普勒第一定律的意義是什麼?
定義：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的'一個焦點上，也叫軌道定律。
開一意義：
1.第一定律解決了行星軌道問題,不是圓而是橢圓,行星與太陽的距離在不斷變化,有時遠離,有時靠近太陽,所以行星的運動就不是哥白尼在日心說中所提出的圓周運動.
2.太陽並不是位於橢圓中心,而是位於焦點處。
3.不同行星軌道不同,但所有軌道的焦點重合。
思考2：開普勒第二定律的內容是什麼?遠日點和近日點的速率大小如何?
也叫面積定律。對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積.
行星離太陽比較近時,速度比較快,離太陽比較遠時,速度比較慢,即在近日點(線)速度大於遠日點速度。
(重點難點)思考3：開普勒第三定律的內容是什麼?這個比值取決於什麼?怎樣理解開普勒第三定律?
也叫週期定律。所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉週期的二次方的比值都相等.
注.比值k是一個對所有行星都相同的常量,與環繞天體無關,只與中心天體有關。
思考4：為了簡化研究，在中學階段的學習中，行星運動按什麼運動來處理?這時候開普勒三大定律變為什麼內容?
1.行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心
2.對於某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度(或線速度)不變，即行星做勻速圓周運動。
3.所有行星的軌道的半徑的三次方跟公轉週期的二次方的比值都相等。
思考5：使用開普勒三定律時需要注意什麼?
(1)開普勒定律適用於所有環繞天體繞中心天體的運動,不過此時比值k是由中心天體質量所決定的另一恆量.
(2)行星的軌道都跟圓近似,因此計算時可以認為行星是做勻速圓周運動.
(3)開普勒定律是總結行星運動的觀察結果而總結歸納出來的規律,它們每一條都是經驗定律,都是從觀察行星運動所取得的資料中總結出來的。
思考6：為什麼一年之內秋冬兩季比春夏兩季少幾天?
地球繞日執行時，對北半球的觀察者而言，在冬天經過近日點，夏天經過遠日點，有開普勒第二定律知道，地球在冬天比在夏天運動的快一些，因此，地球軌道上相當於春夏的部分比秋冬的部分要長一些，一年之內，春夏兩季共186天，秋冬兩季只有179天。
