世纪金榜2016版高中物理人教版必修二课件62 太阳与行星间的引力

2 太阳与行星间的引力 学习习 目标标 1.知道行星绕绕太阳运动动的原因,知道太阳与行星间间 存在引力作用。 2.能根据开普勒定律和牛顿顿第三定律推导导出太阳 与行星之间间的引力表达式。 3.通过过上述推导导,体会逻辑逻辑 推理在物理学中的重要 性。 太阳与行星间间的引力 1.猜想:行星围绕围绕 太阳的运动动可能是太阳的引力作用造成的,太 阳对对行星的引力F应该应该 与行星到太阳的_有关。 2.模型简简化:行星以太阳为圆为圆 心做_运动动,太阳对对行星 的引力提供了行星做_运动动的向心力。 距离r 匀速圆圆周 匀速圆圆周 3.太阳对对行星的引力: 结结合开普勒第三定律得：F 。 4.行星对对太阳的引力:太阳与行星的地位相同，因此行星对对太 阳的引力和太阳对对行星的引力规规律相同，即F 。 5.太阳与行星间间的引力:根据牛顿顿第三定律F=F，又由于 F 、F ，则则有F ，写成等式F= ， 式中G为为比例系数。 【自我思悟】 1.行星绕绕太阳的运动动可视为视为 匀速圆圆周运动动,这这种运动动需要力的 作用吗吗? 提示:任何物体做匀速圆周运动时都需要向心力,太阳对行星的 引力为行星绕太阳运动提供向心力。 2.行星对对太阳的引力与太阳对对行星的引力之间间有什么关系? 提示:根据牛顿第三定律可知,行星对太阳的引力和太阳对行星 的引力大小相等、方向相反。 3.太阳与行星间作用力公式F= 能不能应用于行星与它的 卫星之间？若能，公式中的各个量代表什么？ 提示：太阳与行星间作用力公式F= 能应用于行星与它 的卫星之间，这种情况下，M表示行星的质量，m表示卫星的质 量，r表示行星与卫星间的距离。 对对太阳与行星间间的引力的理解 深化理解 1.两个理想化模型:在公式F= 的推导过导过 程中，我们们用 到了两个理想化模型。 (1)匀速圆圆周运动动模型：由于太阳系中行星绕绕太阳做椭圆椭圆 运动动 的轨轨迹的两个焦点靠得很近，行星的运动轨动轨 迹非常接近圆圆， 所以将行星的运动动看成匀速圆圆周运动动。 (2)质质点模型：由于天体间间的距离很远远，研究天体间间的引力时时 将天体看成质质点，即天体的质质量集中在球心上。 2.推导过导过 程: 3.太阳与行星间间的引力的特点:太阳与行星间间引力的大小，与 太阳的质质量、行星的质质量成正比，与两者距离的二次方成反 比。太阳与行星间间引力的方向沿着二者的连线连线 方向。 4.公式F= 的适用范围围:我们们在已有的观测结观测结 果(开普勒行 星运动动定律)和理论论引导导(牛顿顿运动动定律)下进进行推测测和分析， 所得出的结论结论 不但适用于行星与太阳之间间的作用力，而且对对其 他天体之间间的作用力也适用。 【微思考】 (1)在推导太阳对行星的引力时，我们是如何分析行星运动的 ？ 提示：先将行星的运动简化为圆周运动，然后按照圆周运动的 规律，并结合开普勒第三定律进行分析。 (2)行星所做的匀速圆周运动与我们平常生活中见到的匀速圆 周运动是否符合同样的动力学规律？如果是，分析行星的受 力情况。 提示：行星与平常我们见到的做匀速圆周运动的物体一样，遵 守牛顿第二定律F= ，行星所需要的向心力由太阳对它的 引力提供。 【题组通关】 【示范题】(多选)(2014杭州高一检测)对于太阳与行星间的 引力及其表达式F= ，下列说法正确的是( ) A.公式中G为比例系数，与太阳、行星有关 B.太阳、行星彼此受到的引力总是大小相等 C.太阳、行星彼此受到的引力是一对平衡力，合力为零，M、m 都处于平衡状态 D.太阳、行星彼此受到的引力是一对相互作用力 【解题探究】(1)公式F= 中各物理量的含义是什么? 提示：F是太阳与行星间的引力；G是常数，与太阳、行星都没 有关系；M是太阳的质量；m是行星的质量；r是行星公转轨道 半径。 (2)太阳、行星彼此受到的引力是平衡力还是作用力与反作用 力? 提示：作用力与反作用力。太阳、行星彼此受到的引力大小相 等、方向相反，作用在两个物体上，是作用力与反作用力。 【规范解答】选B、D。太阳与行星间引力表达式F= 中 的G为比例系数，与太阳、行星都没有关系，A错误；太阳与行 星间的引力分别作用在两个物体上，是一对作用力和反作用 力，不能进行合成，B、D正确，C错误。 【通关1+1】 1.(2014浦东东高一检测检测 )下面关于行星对对太阳的引力的说说法 中正确的是( ) A.行星对对太阳的引力与太阳对对行星的引力是同一性质质的力 B.行星对对太阳的引力与太阳的质质量成正比，与行星的质质量无关 C.太阳对对行星的引力大于行星对对太阳的引力 D.行星对对太阳引力的大小与太阳的质质量成正比，与行星距太阳 的距离成反比 【解析】选A。行星对太阳的引力与太阳对行星的引力性质相 同、大小相等、方向相反，是一对作用力和反作用力，A正确 ，C错误。行星与太阳间的引力与它们的质量的乘积成正比， 与它们之间距离的平方成反比，B、D错误。 2.两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比 m1m2=p，轨道半径之比r1r2=q，则它们受到太阳的引力之比 F1F2 为( ) 【解析】选D。由 故D项 正确。 3.地球的质量是月球质量的81倍，若地球吸引月球的力的大小 为F，则月球吸引地球的力的大小为( ) A. B.F C.9F D.81F 【解析】选B。根据牛顿第三定律，力的作用是相互的且作用 力与反作用力总是大小相等、方向相反，二者的方向在一条直 线上。 4.把行星运动动近似看作匀速圆圆周运动动以后，开普勒第三定律可 写为为T2=kr3，则则可推得( ) A.行星受太阳的引力为为 B.行星受太阳的引力为为 C.距离太阳越近的行星受太阳的引力一定越大 D.质质量越大的行星受太阳的引力一定越大 【解析】选B。行星绕太阳做匀速圆周运动所需要的向心力为 F= 结合开普勒第三定律T2=kr3得F= 故A错误， B正确；由该引力表达式可知距离太阳越近的行星或质量越大 的行星受太阳的引力不一定越大，C、D错误。 【素养升华】 正确认识太阳与行星间的引力 (1)太阳与行星间的引力大小与三个因素有关：太阳质量、行 星质量、太阳与行星间的距离。太阳与行星间引力的方向沿着 二者的连线方向。 (2)太阳与行星间的引力是相互的，遵守牛顿第三定律。 (3)太阳对行星的引力效果是向心力，使行星绕太阳做匀速圆 周运动。 (4)太阳与行星间的引力既与太阳的质量成正比，也与行星的 质量成正比。 【资源平台】备选角度：公式 的比较 【示范题】一位同学根据向心力 说，如果人造卫星质 量不变，当轨道半径增大到2倍时，人造卫星需要的向心力减 为原来的 ；另一位同学根据引力公式F= 推断，当轨 道半径增大到2倍时，人造卫星需要的向