20132014学年高中物理人教版必修二同步辅导与检测课件62 太阳与行星间的引力

金品质高追求 我们让你更放心 ！ 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 第二节 太阳与行星间的引力 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 哥白尼说：“太阳坐在它的皇位上，管理 着围绕着它的一切星球”，那么是什么原因使 行星绕太阳运动呢？伽利略、开普勒以及法 国数学家笛卡尔都提出过自己的解释然而 ，只有牛顿才给出了正确的解释 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 1知道太阳与行星间的引力与哪些因素有关，理解引力 公式的含义并会推导平方反比规律 2了解太阳与行星间的引力公式的建立和发展过程 3学习体会科学家在发现平方反比规律过程中的科学思 维和简化模型、分析处理复杂问题的科学研究方法 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 课前预习 一、太阳对行星的引力 1猜想与简化模型 太阳对行星的引力F应该和行星到太阳的 距离r有关，距离越远，引力越小牛顿运动 定律揭示了运动和力的关系，如果我们把行星 的轨道作为圆轨道来处理，如图所示，太阳对 行星的引力提供行星做匀速圆周运动所需的 _这样，我们可以用向心力公式来推 导F和r的定量关系 向心力 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 2太阳对行星的引力规律的推导 (1)设行星质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则 行星所需向心力为F . (2)天文观测难以直接得到行星的速度v，但可得到行星的 公转周期T，则v . 将v的表达式代入上面的向心力表达式得F . 由开普勒第三定律得F42k . (3)结论： 太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和 太阳间距离的二次方成反比，即F . _ _ _ _ _ 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 二、太阳与行星的相互作用 1行星对太阳的引力的规律 行星对太阳的引力F与太阳的质量M成正比，与行星和太 阳间距离r的二次方成反比，即：_. 2太阳与行星间的引力 由于F 、F ，又F和F大小相等，故可得F ，写成等式为F ，式中G是比例系数 太阳与行星间引力的方向沿着_ 两者质心的连线方向 F _ 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 如何推导太阳与行星间引力的关系？ 假设地球以太阳为圆心做匀速圆周运动，那么太阳对地球 的引力就为做匀速圆周运动的地球提供向心力，设地球的质量 为m，运动速度为v，地球到太阳的距离为r，太阳的质量为M， 则由匀速圆周运动的规律可知 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 名师提示：在研究太阳对行星的引力时，“k”是一个只与太 阳有关的常量，故对于不同的行星，行星质量不同，但42k是 一定值 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 尝试应用 1关于太阳对行星的引力，下列说法正确的是( ) A太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星 和太阳间的距离成反比 C太阳对行星的引力公式是由实验得出的 D太阳对行星的引力公式是由开普勒定律和行星绕太阳 做匀速圆周运动的规律推导出来的 AD 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 怎样理解FG ？ 1G是比例系数，与行星和太阳均没有关系 2太阳与行星间的引力规律，也适用于行星与其卫星间 的引力 3该引力规律普遍适用于任何有质量的物体 4物体之间的相互引力沿两个物体连线方向，指向施力 物体 名师提示：求解天体间或实际物体间的引力问题时，限于 具体条件，有些物理量不便直接测量或直接求解，此时可利用 等效的方法间接求解，或通过舍去次要因素、抓住主要矛盾的 方法建立简化模型，或通过相关公式的类比应用消去某些未知 量 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 尝试应用 2假设行星绕太阳在某轨道上做匀速圆周运动，下列的 有关说法正确的是( ) A行星受到太阳的引力和向心力 B太阳对行星有引力，行星对太阳没有引力 C太阳与行星之间有相互作用的引力 D太阳对行星的引力与行星的质量成正比 CD 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 太阳对行星的引力提供向心力 已知太阳光从太阳射到地球需要500 s，地球绕太阳 的周期约为3.2107 s，地球的质量为61024 kg，求太阳对地球 引力为多大？(保留一位有效数字) 解析：地球绕太阳做椭圆运动，由于椭圆非常接近圆，所 以可将地球绕太阳的运动看成匀速圆周运动，需要的向心力是 由太阳对地球的引力提供的，即FmR2 .因为太阳光从 太阳射到地球用的时间为500 s，所以太阳与地球间的距离R ct，所以F ，代入数据得F31022 N. 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：31022 N 名师归纳：圆周运动模型是我们处理天体运动问题最常用 的模型，要注意r，T，等物理量与相互天体运动的对应性 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 变式应用 1两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.若它们只受太阳的引力作用，那么这两个行星 的向心加速度之比为( ) 解析：设两个质量分别为m1、m2的行星的向心力分别是 F1、F2，由太阳与行星之间的作用规律可得 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：D 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 基础练 1行星之所以绕太阳运行，是因为( ) A行星运动时的惯性作用 B太阳是宇宙的控制中心，所有星体都绕太阳旋转 C太阳对行星有约束运动的引力作用 D行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳 解析：太阳与行星间有相互作用的引力，正是引力的作用 使行星绕太阳运行 答案：C 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 2下列说法正确的是( ) A研究物体的平抛运动是根据物体所受的力探究物体的 运动情况 B研究物体的平抛运动是根据物体的运动去探究物体的 受力情况 C研究行星绕太阳的运动是根据行星的运动去探究它的 受力情况 D研究行星绕太阳的运动是根据行星的受力情况去探究 行星的运动情况 AC 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) BF和F大小相等，是作用力与反作用力 CF和F大小相等，是同一个力 D太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心 力 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 解析：F和F大小相等、方向相反，是作用力与反作用力 的关系，太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心 力故正确选项为B、D. 答案：BD 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：AB 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 5下面关于行星与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 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 答案：C 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 提高练 7一探月卫星在地月转移轨道上运行，某一时刻正好处 于地心和月心的连线上，卫星在此处所受地球引力与月球引力 之比为4:1.已知地球与月球的质量之比约为81:1，则该处到地心 与到月心的距离之比约为_ 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 8火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太阳 间的引力提供火星运动的向心力已知火星运行的轨道半径为r ，运行的周期为T，引力常量为G，试写出太阳质量M的表达式 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (配人教版配人教版) ) 9.1969年7月19日，美国阿波罗11号飞船 进入月球轨道，7月20日10时56分，指挥长阿 姆斯特朗小心翼翼地踏上了月