高中物理 6_2 太阳与行星间的引力课件 新人教版必修22

第 二 节 太 阳 对 行 星 的 引 力 32ak T 开 普 勒 三 定 律开 普 勒 第 一 定 律 轨 道 定 律所 有 行 星 绕 太 阳 运 动 的 轨 道 都 是 椭圆 ， 太 阳 处 在 椭 圆 的 一 个 焦 点 上 。开 普 勒 第 二 定 律 面 积 定 律对 每 个 行 星 来 说 ， 它 与 太 阳 的 连 线在 相 等 的 时 间 扫 过 相 等 的 面 积 ;开 普 勒 第 三 定 律 周 期 定 律所 有 行 星 的 轨 道 的 半 长 轴 的 三 次 方跟 公 转 周 期 的 二 次 方 的 比 值 都 相 等 . 太 阳 行 星b va 问 题 探 究行 星 为 什 么 绕 太 阳 如 此和 谐 而 又 有 规 律 地 做 椭圆 运 动 呢 ？ 伽 利 略 在 行 星 的 周 围 有 旋 转 的 物 质 (以 太 )作用 在 行 星 上 ， 使 得 行 星 绕 太 阳 运 动 。开 普 勒笛 卡 尔 胡 克 牛 顿 (1643 1727)英 国 著 名 的 物 理 学 家 当 年 牛 顿 在 前 人 研 究的 基 础 上 ， 也 经 过 类似 的 思 考 ， 并 凭 借 其超 凡 的 数 学 能 力 和 坚定 的 信 念 ， 深 入 研 究 ，最 终 发 现 了 万 有 引 力定 律 。 问 题 1： 行 星 的 实 际 运动 是 椭 圆 运 动 ， 但 我 们还 不 了 解 椭 圆 运 动 规 律 ，那 应 该 怎 么 办 ？ 能 否 把它 简 化 成 什 么 运 动 呢 ？太 阳 行 星a 行 星 轨 道 半 长 轴a(106km) 轨 道 半 短 轴b(106km)水 星 57.9 56.7金 星 108.2 108.1地 球 149.6 149.5火 星 227.9 226.9木 星 778.3 777.4土 星 1427.0 1424.8天 王 星 2882.3 2879.1海 王 星 4523.9 4523.8八 大 行 星 轨 道 数 据 表 d太 阳 =1.39 106 km行 星 直 径 d (106km)0.00480.0120.0130.00680.1430.120.00510.0049 太 阳 行 星r太 阳 行 星a 问 题 2： 既 然 把 行 星 绕太 阳 的 运 动 简 化 为 圆周 运 动 。 那 么 行 星 绕太 阳 运 动 可 看 成 匀 速圆 周 运 动 还 是 变 速 圆周 运 动 呢 ？ 为 什 么 ？简化 问 题 3:行 星 绕 太 阳做 匀 速 圆 周 运 动 需要 向 心 力 ， 那 什 么力 来 提 供 做 向 心 力 ？ 问 题 4： 太阳 对 行 星 的引 力 提 供 向心 力 ， 那 这个 力 大 小 有什 么 样 定 量关 系 ？F 太 阳行 星 科学探究 消 去 v2mvF r2 rv T 行 星 运 行 速 度 v容 易观 测 ？ 怎 么 办 ？ 32r kT 224 m rF T 消 去 T2mF r224 kmF r 科学探究 2mF r 关 系 式 中 m是 受力 天 体 还 是 施 力天 体 的 质 量 ？探究1: 太阳对行星的引力F太 阳 对 行 星 的 引 力 跟 受力 星 体 的 质 量 成 正 比 ，与 行 星 、 太 阳 距 离 的 二次 方 成 反 比 . F行星 太阳F问 题 5： 既 然 太阳 对 行 星 有 引 力 ，那 么 行 星 对 太 阳有 无 引 力 ？ 它 有怎 么 样 的 定 量 关系 呢 ？ 科学探究 2mF r探究2: 行星对太阳的引力FF行星 太阳F类比法 2MF r 行 星 对 太 阳 的 引 力 F跟 太 阳 的 质 量 成 正 比 ，与 行 星 、 太 阳 距 离 的二 次 方 成 反 比 . 太 阳 对 行 星 的 引 力 跟 受力 星 体 的 质 量 成 正 比 ，与 行 星 、 太 阳 距 离 的 二次 方 成 反 比 . 科学探究 2mF r探究3: 太阳与行星间的引力类比法 2MF r F 和 F 是 一 对 作 用 力 和反 作 用 力 ， 那 么 可 以 得出 F大 小 跟 太 阳 质 量 M、行 星 质 量 m的 关 系 式 有什 么 关 系 ？牛 三 2MmF r 2MmF=G r G为 比 例 系 数 ，与 太 阳 、 行 星无 关 。方 向 ： 沿 着 太 阳与 行 星 间 的 连 线 。 在 1665年 ， 具 有 高 明 的 数 学 才 能 的 牛顿 ， 根 据 自 己 独 特 的 思 维 推 导 得 出 ： 太 阳对 行 星 的 引 力 与 距 离 平 方 成 反 比 。 但 没 有弄 清 这 个 引 力 就 是 提 供 圆 周 运 动 所 需 要 向心 力 ， 也 没 有 推 导 得 出 行 星 绕 太 阳 做 椭 圆运 动 时 ， 太 阳 对 行 星 的 引 力 也 存 在 距 离 平方 成 反 比 。 在 1679年 ， 牛 顿 在 与 胡 克 等 人的 交 流 中 ， 逐 渐 清 楚 圆 周 运 动 一 定 需 要 太阳 对 行 星 的 与 距 离 平 方 成 反 比 的 引 力 ， 并应 用 微 积 分 ， 推 导 得 出 了 行 星 绕 太 阳 做 椭圆 运 动 时 ， 太 阳 对 行 星 的 引 力 也 存 在 距 离平 方 成 反 比 的 数 学 关 系 式 。科学有险阻，攻艰莫畏难。 1、 下 列 关 于 行 星 对 太 阳 的 引 力 的 说 法中 正 确 的 是 （ ） A.行 星 对 太 阳 的 引 力 与 太 阳 对 行 星 的引 力 是 同 一 性 质 的 力 B.行 星 对 太 阳 的 引 力 与 太 阳 的 质 量 成正 比 ， 与 行 星 的 质 量 无 关 C.太 阳 对 行 星 的 引 力 大 于 行 星 对 太 阳的 引 力 D.行 星 对 太 阳 的 引 力 大 小 与 太 阳 的 质量 成 正 比 ， 与 行 星 距 太 阳 的 距 离 成 反 比A 2、 两 个 行 星 的 质 量 分 别 为 m1和 m2， 绕太 阳 运 行 的 轨 道 半 径 分 别 是 r1和 r2， 若 它们 只 受 太 阳 引 力 的 作 用 ， 那 么 这 两 个 行星 的 向 心 加 速 度 之 比 为 （ ）A 1 B. C. D. 1 12 2mrm r 1 22 1mrm r 2221rr D 3 下 面 关 于 行 星 绕 太 阳 旋 转 的说 法 中 正 确 的 是 （ ） A.离 太 阳 越 近 的 行 星 周 期 越 大 B.离 太 阳 越 远 的 行 星 周 期 越 大 C.离 太 阳 越 近 的 行 星 的 向 心 加速 度 越 大 D.离 太 阳 越 近 的 行 星 受 到 太 阳的 引 力 越 大 BC 4 一 群 小 行 星 在 同 一 轨 道 上 绕 太 阳旋 转 ， 这 些 小 行 星 具 有 （ ） A.相 同 的 速 率 B.相 同 的 加 速 度 C.相 同 的 运 转 周 期 D.相 同 的 角 速 度 ABCD 今天我们学到了什么?古人观点牛顿思考理论演算总结规律建模 2rMmGF 2rmF 2rMF 理想化类比 2.地 球 的 实 际 运 动 为 椭 圆 ,那 么 ,在 近 日 点 A， 行 星 所 受 太 阳 的 引 力比 它 转 动 所 需 要 的 向 心 力 大 还 是 小 ？远 日 点 B呢 ？ A B 3、 请 你 运 用 已 有 知 识 ， 分 析 开普 勒 第 二 定 律 所 描 述 的 ， 地 球 在 椭 圆轨 道 上 运 动 经 过 A、 B两 个 位 置 时 ，运 动 快 慢 变 化 的 原 因 。太 阳地 球 BAF vFv