必修二第六章第2节太阳与行星间的引力.ppt

行星周期，太阳与行星距离 太阳与行星间的引力 湖南湘乡东山学校潘志威 知识回顾 请同学们从运动的描述角度思考，开普勒行星运动定律的物理意义？ 开普勒三定律 知识回顾 开普勒第一定律——椭圆定律 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 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积; 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它的公转周期的二次方的比值都相等. 太阳 行星 b = v a 行星在椭圆轨道上运动是否需要力？这个力谁提供的？大小跟什么因素有关？ 提出问题 行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，怎么办？  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 根据现在的知识水平，可作如何简化? 八大行星轨道数据表 简化模型 行星绕太阳的运动可进一步简化为匀速圆周运动吗？为什么？ 建立模型 太阳 行星 r 太阳 行星 a 简化 F 行星绕太阳的运动简化为→匀速圆周运动→必受到力的作用。 伽利略 行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 ，与距离成反比。 行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。 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 一切物体都有合并的趋势。 猜想与假设 猜想与假设 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，也经过类似这样的思考，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。 牛顿在1676年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。 164.8年 84年 29.5年 11.86年 687日 365.256日 224.7日 87.969日 周期 4496.0 海王星 2870.0 天王星 1427.0 土星 778.0 木星 227.9 火星 149.6 地球 106.2 金星 57.9 水星 与太阳距离r（109m） 行星 加速度a（m/s2) 演绎与推理 4.0×10-2 1.1×10-2 6.0×10-3 2.6×10-3 2.2×10-4 6.6×10-5 1.6×10-5 6.7×10-6 设某行星做匀速圆周运动的轨道半径为r，线速度为v，质量为m。 行星做匀速圆周运动需要的向心力的 演绎与推理 探究1: 太阳对行星的引力 F 天文观测难以直接得到行星运动的线速度v，但可得到行星的公转周期T，用公转周期T表示的向心力。 　 　 演绎与推理 如何用开普勒第三定律来化简上式? 开普勒第三定律： 消去T 演绎与推理 消去v 消去T 关系式中m是谁的质量？ 演绎与推理 探究1: 太阳对行星的引力 F F 行星 太阳 F′ 太阳对行星的引力与太阳质量有关吗?行星对太阳有无引力？ 结论一：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比. 演绎与推理 探究2: 行星对太阳的引力 F′ 类比法 结论二：行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比. 演绎与推理 探究3: 太阳与行星间的引力 F F 和F ′是一对作用力和反作用力，由二力大小相等可得什么关系？ 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 。 结论: 太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比 得出结论 例题1、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1：m2=p，轨道半径之比r1：r2=q，求它们受到太阳的引力之比F1：F2 例题1、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1：m2=p，轨道半径之比r1：r2=q，求它们受到太阳的引力之比F1：F2 式中G为比例系数，M为太阳质量。 解：根据行星与太阳间的引力表达式： 则两行星受到的引力分别为 课堂小结 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 理想化 类比 随堂练习 1.关于行星对太阳的引力的说法正确的是（ ） 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.行星对太阳的引力大小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