太阳与行星间的引力5.ppt

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1、32akT开普勒三定律开普勒三定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭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。圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒开普勒第二定律第二定律面积定律面积定律对对任意一个行星来说，它与太阳的任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积连线在相等的时间扫过相等的面积开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的轨道的所有行星的轨道的半长轴的三次方半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等跟公转周期的二次方的比值都相等太阳太阳行星行星bv a 问题：为什么行星能和谐而规律的绕太问题：为什么行星能和谐而规律的绕太阳阳的做椭圆运动？的做椭

2、圆运动？2太阳与行星间的引太阳与行星间的引力力牛顿牛顿 (16431727)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究当年牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超的基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终信念，深入研究，最终发现了发现了万有引力定律万有引力定律。牛顿在牛顿在16761676年给友人的信中写道：年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。是因为我站在巨人的肩膀上。1，已知运动求力，已知运动求力 2，已知力求运动，已知力求运动两大类动力学问题：两大类动力学问题：

3、探究太阳与行星间的相互作用属于哪探究太阳与行星间的相互作用属于哪类问题？类问题？属于属于已知运动求力已知运动求力的情况的情况行星的实际运动是椭圆运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，动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？运动呢？太阳太阳行星行星a太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a简简化化诱思：诱思：太阳对行太阳对行星的引力星的引力F跟行星跟行星到太阳距到太阳距离离r有什么有什么定量的关定量的关系？系？F太阳太阳一、太阳对行星的引力rvF2m1 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

4、太，行星到太阳的距离为阳的距离为r r，则行星绕太阳做匀速圆周运，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为多少？动的向心力为多少？科科学学探探究究消去消去v2mvFr2 rvT行星运行速度行星运行速度v难以观测？难以观测？怎么办？怎么办？32rkT224mrFT消去消去T2mFr224kmFr讨论讨论科科学学探探究究2mFr关系式中关系式中m m是受是受力天体还是施力力天体还是施力天体的质量？天体的质量？探究探究1: 太阳对行星的引力太阳对行星的引力F请用中文描述请用中文描述这个关系式！这个关系式！太阳太阳对对行星行星的引力跟受的引力跟受力星体的质量成正比，力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二

5、与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.F行星行星F既然太阳对行星既然太阳对行星有引力，那么行有引力，那么行星对太阳有引力？星对太阳有引力？它有怎么样定量它有怎么样定量的关系？的关系？科科学学探探究究2mFr探究探究2: 行星对太阳的引力行星对太阳的引力FF行星行星太阳太阳F类比法类比法牛牛 三三2MFr行星对太阳的引力行星对太阳的引力F跟跟太阳的质量成正比，太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的与行星、太阳距离的二次方成反比二次方成反比.太阳太阳对对行星行星的引力跟受的引力跟受力星体的质量成正比，力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比.4、太阳对行星

6、的引力 :2rmF 即即: :这表明：太阳对不同行星的引力，与这表明：太阳对不同行星的引力，与行行星的质量星的质量成正比成正比，与行星和太阳间的，与行星和太阳间的距距离的二次方离的二次方成反比成反比。224rmkF二、行星对太阳的引力 根据牛顿第三定律，行星对太阳引根据牛顿第三定律，行星对太阳引力力F应满足应满足2rMF F三、太阳与行星间的引力2rMmF 2rMmGF 合二为一：合二为一：注：注：G是一个常量，与太阳、行星的质是一个常量，与太阳、行星的质量无关量无关写成等式就是：写成等式就是：实验检验：(“月-地”检验) 已知月球绕地球的公转周期为27.3天，地球半径为6.37106m.轨道

7、半径为地球半径的60倍。月球绕地球的向心加速度 ？（1）根据向心加速度公式：a=4a=42 2r/Tr/T2 2=2.71=2.7110-3m/s2（2）根据F引= GMm/r2 因为： F引引 Mm/r2 ， a1/r2 a=g/60a=g/602 2=2.72=2.7210-3m/s2可见，这一规律也适用于地可见，这一规律也适用于地- -月之间引力的计算月之间引力的计算二、万有引力定律二、万有引力定律1、内容、内容： 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与这两个的方向在它们的连线上，引力的大小与这两个物体的质量物体的质量m

8、1和和m2的乘积成正比，与它们的的乘积成正比，与它们的距离距离r的二次方成反比。的二次方成反比。221rmmGF 2、表达式：、表达式：3 3、方向：沿着、方向：沿着m m1 1,m,m2 2的连线的连线r指的是指的是m1,m2之之间的距离，不是间的距离，不是半径半径*对于距离的确定大致可以分为两种情况：对于距离的确定大致可以分为两种情况：a.若可以看做质点,则为两质点间距.b.对于不能视为质点,而质量分布均匀的球体,应是两球心间距.为什么两位同学感受不到万有引力？为什么两位同学感受不到万有引力？下面我们粗略的来计算一下两个质量为下面我们粗略的来计算一下两个质量为50kg50kg，相，相距距0

9、.5m0.5m的人之间的引力？的人之间的引力？NrmmGF7112211067. 625. 050501067. 6 6.6710-7N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。力人根本无法察觉到。 那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？已知：太阳的质量为已知：太阳的质量为M=2.01030kg，地球质量为，地球质量为m=5.81025kg，日地之间的距离为，日地之间的距离为R=1.51011kmF=GMm/R23.51022N非常大，能够拉断直径为非常大，能够拉断直径为9000km的钢柱。的钢柱。=3.5

10、1022(N)而太阳对质量为而太阳对质量为50kg的人，的人，=6.6710-112.010306.01024/(1.51011)2 引力很小，不到引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。当然我们感受不到太阳的引力。1 1、判断题：、判断题：A.A.行星绕太阳的椭圆轨道可以近似的看作行星绕太阳的椭圆轨道可以近似的看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力引力 （ ）B.B.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力，所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行力，所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行星运转（星运转（ ） 练一练：练一

11、练：对对错错2.2.关于地球和太阳，下列说法正确关于地球和太阳，下列说法正确的是（的是（ ） A.A.地球对太阳的引力比太阳对地球的引力小；地球对太阳的引力比太阳对地球的引力小； B.B.地球绕太阳运转的向心力来源于太阳对地球地球绕太阳运转的向心力来源于太阳对地球的引力；的引力； C.C.太阳对地球的作用力有引力和向心力；太阳对地球的作用力有引力和向心力； D.D.在地球对太阳的引力作用下，太阳绕地球做在地球对太阳的引力作用下，太阳绕地球做圆周运动。圆周运动。B B3.3.对于太阳对行星的引力表达式对于太阳对行星的引力表达式下面说法正确的是（下面说法正确的是（ ） A A公式中公式中G G常量

12、，与太阳和行星均无关；常量，与太阳和行星均无关； B B公式中公式中G G由太阳与行星间的距离，作用力由太阳与行星间的距离，作用力和质量决定；和质量决定； C CM M和和m m受到的引力总是大小相等，方向相反，受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力；是一对平衡力； D DM M和和m m受到的引力总是大小相等，方向相反，受到的引力总是大小相等，方向相反，是作用力和反作用力。是作用力和反作用力。2rMmGF ADAD 4.关于行星对太阳的引力的说法中正确关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（的是（ ） A.行星对太阳的引力与太阳对行星行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力的引

13、力是同一性质的力 B.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成正比，与行星的质量无关成正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力阳的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的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质量成正比，与行星距太阳的距离成反比比 A5.如图所示，如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与与m2，则两球间万有引力的大小为（，则两球间万有引力的大小为（ ）r1rr2221rmmG22121)(rrmmG22121)(rrrmmGA、B、C、D、2121rmmGD