太阳与行星间的引力课件--高一下学期物理人教版必修2.pptx

制作者：河南驻马店高级中学制作者：河南驻马店高级中学 李阳李阳学习目标：学习目标：1 1、知道太阳与行星间存在引力作用知道太阳与行星间存在引力作用；2 2、知道行星绕太阳运动的向心力是由太阳对它的引力提供知道行星绕太阳运动的向心力是由太阳对它的引力提供；3 3、学习综合概括的方法学习综合概括的方法。重、难点：重、难点：1 1、太阳对行星间的引力太阳对行星间的引力；2 2、行星对太阳的引力行星对太阳的引力。第六章第六章万有引力与航天万有引力与航天6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力从已知推知未知从已知推知未知 温故温故知新知新运动的描述：运动的描述：行星的运动行星的运动参考系参考系（）:太太阳阳轨迹轨迹:椭圆椭圆焦点焦点快慢快慢:远慢近快远慢近快第二第二定律定律共性共性中心中心:k由太阳决定由太阳决定:第一第一定律定律第三第三定律定律圆心圆心:太阳太阳圆圆v和和相等相等 为什么行星围绕太阳运动呢？为什么行星围绕太阳运动呢？一、问题的提出1 1、伽利略：、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。做圆周运动。2 2、开普勒：、开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。受到了来自太阳的类似与磁力的作用。3 3、笛卡儿：、笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质在行星的周围有旋转的物质(以太）作用在行星以太）作用在行星上，使得行星绕太阳运动。上，使得行星绕太阳运动。4 4、胡克、哈雷等、胡克、哈雷等:受到了太阳对它的引力，证明了如果行星受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。5 5、牛顿：、牛顿：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下的万有引力并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。定律。二、猜想与假设科学的足迹科学的足迹三、简化模型行星轨道按行星轨道按“圆圆”来处理来处理四、演绎与推理1 1、设行星的质量为、设行星的质量为m m，速度为，速度为v v，行星到太阳的距离为，行星到太阳的距离为r r。11、太阳对行星的引力、太阳对行星的引力追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹（1 1）行星绕太阳做匀速圆周运动，写出行星需要的向心力的）行星绕太阳做匀速圆周运动，写出行星需要的向心力的 表达式？这个向心力由谁来提供表达式？这个向心力由谁来提供？（2 2）行星运动的线速度）行星运动的线速度v v与周期与周期T T的关系式如何？为何要消去的关系式如何？为何要消去 v v？写出要消去？写出要消去v v后的向心力表达式？后的向心力表达式？（3 3）如何应用开普勒第三定律消去周期）如何应用开普勒第三定律消去周期T T？为何要消去周期？为何要消去周期T T？（4 4）写出引力）写出引力F F与距离与距离r r的比例式，说明比例式的意义？的比例式，说明比例式的意义？由太阳对行星的引力来提供由太阳对行星的引力来提供 太阳对不同行星的引力，与太阳对不同行星的引力，与行星行星的质量成正比的质量成正比，与行星和太阳间的与行星和太阳间的距离的二次方成反比距离的二次方成反比。四、演绎与推理22、行星对太阳的引力、行星对太阳的引力追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹FF行行星星太太阳阳 不同行星对太阳不同行星对太阳的引力，与的引力，与太阳太阳的质的质量成正比量成正比，与行星和，与行星和太阳间的太阳间的距离的二次距离的二次方成反比方成反比。根根据据牛牛顿顿第第三三定定律律，既既然然太太阳阳吸吸引引行行星星，行行星星也也必必然然吸吸引引太太阳阳就就行行星星对对太太阳阳的的引引力力FF来来说说，太太阳阳是是受受力力星星体体因因此此，FF的的大大小小应应该该与与太太阳阳质质量量M M成成正正比比，与与行行星星、太太阳阳距离的二次方成反比，也就是距离的二次方成反比，也就是四、演绎与推理33、太阳与行星间的引力、太阳与行星间的引力概括起来有概括起来有G比例系数比例系数，与太阳、行星的质量无关，与太阳、行星的质量无关则太阳与行星间的引力大小为则太阳与行星间的引力大小为方向：方向：沿着太阳和行星的连线沿着太阳和行星的连线追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹太阳与行星间的太阳与行星间的引力引力：与：与太阳的太阳的质量质量M、行星的行星的质量质量m成正比，成正比，与与两者距离的二两者距离的二次方成反比次方成反比能说这个规律现在就是万有引力定律吗？能说这个规律现在就是万有引力定律吗？1、该结论来源于、该结论来源于开普勒定律开普勒定律，只适用于，只适用于行星与太阳间的力行星与太阳间的力；2、牛顿一直是在已有的、牛顿一直是在已有的观测结果观测结果和和理论理论引导下进行的观测和分析，观测结果仅对引导下进行的观测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动行星绕太阳运动”成立。成立。说一说说一说 行星绕太阳运动遵守这个规律，行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律呢那么在其他地方是否适用这个规律呢？如果要验证太阳与行星间的引力规如果要验证太阳与行星间的引力规律是否适用于行星与它的卫星，我们需律是否适用于行星与它的卫星，我们需要观测这些卫星运动的哪些数据？观测要观测这些卫星运动的哪些数据？观测前你对这些数据的规律有什么假设？前你对这些数据的规律有什么假设？例例1 1：太太阳阳对对地地球球有有相相当当大大的的引引力力，地地球球对对太太阳阳也也有有引引力力作作用用，为为什什么么它它们们不不靠靠在在一一起起？其其原原因因是是()A A太太阳阳对对地地球球的的引引力力与与地地球球对对太太阳阳的的引引力力，这这两两个力大小相等、方向相反、互相平衡个力大小相等、方向相反、互相平衡B B太阳对地球的引力还不够大太阳对地球的引力还不够大C C不不仅仅太太阳阳对对地地球球有有引引力力作作用用，而而且且太太阳阳系系里里其其他星球对地球也有引力，这些力的合力为零他星球对地球也有引力，这些力的合力为零D D太太阳阳对对地地球球引引力力不不断断改改变变地地球球的的运运动动方方向向，使使得地球绕太阳运行得地球绕太阳运行解析解析：根据牛顿第三定律：力的作用是相互的，作用力和反作用力：根据牛顿第三定律：力的作用是相互的，作用力和反作用力分别作用在两个物体上，不能相互抵消受力情况决定运动情况分别作用在两个物体上，不能相互抵消受力情况决定运动情况太阳对地球的引力提供向心力，不断改变地球的运动方向太阳对地球的引力提供向心力，不断改变地球的运动方向例例2 2：在在探探究究太太阳阳与与行行星星间间的的引引力力的的思思考考中中，属于牛顿的猜想的是属于牛顿的猜想的是()A A使使行行星星沿沿圆圆轨轨道道运运动动，需需要要一一个个指指向向圆圆心的力，这个力就是太阳对行星的吸引力心的力，这个力就是太阳对行星的吸引力B B行行星星运运动动的的半半径径越越大大，其其做做圆圆周周运运动动的的运动周期越大运动周期越大C C行星运动的轨道是一个椭圆行星运动的轨道是一个椭圆D D任任何何两两个个物物体体之之间间都都存存在在太太阳阳和和行行星星之之间存在的这种类型的引力间存在的这种类型的引力解析解析：牛顿认为：牛顿认为以以任何方式改变速度任何方式改变速度(包括改变速度的方向包括改变速度的方向)都需要力；都需要力；行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力是太阳对行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力是太阳对它的引力它的引力 这种引力存在于所有物体之间。这种引力存在于所有物体之间。1 1、太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引、太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引力，与行星的质量力，与行星的质量m m成正比，与太阳到行星间成正比，与太阳到行星间的距离的距离r r的二次方成反比的二次方成反比2 2、行星对太阳的引力：与太阳的质量、行星对太阳的引力：与太阳的质量M M成正比，与行星到太阳的距离成正比，与行星到太阳的距离r r的二的二次方成反比次方成反比3 3、太阳与行星间的引力：与太阳的质量、太阳与行星间的引力：与太阳的质量M M、行星的质量、行星的质量m m成正比，与两者距离的二成正比，与两者距离的二次方成反比次方成反比（1 1）G G是比例系数，与行星、太阳均无关是比例系数，与行星、太阳均无关（2 2）引力的方向沿太阳和行星的连线）引力的方向沿太阳和行星的连线