高中物理 第6章 第2节 太阳与行星的引力课件 新人教版必修2.ppt

太阳与行星的引力 学习目标 1 知道行星绕太阳运动的原因 知道太阳与行星间存在着引力作用 2 知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源 3 知道太阳与行星间引力的方向和表达式 知道牛顿运动定律在推导太阳与行星间引力时的作用 4 会推导太阳与行星间引力的关系式并明确各物理量的特点 第2节 重点1 根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律 推导出太阳与行星间的引力公式 2 掌握推导出的引力公式 难点太阳与行星间的引力公式的推导过程 重点难点 提出问题 1 行星绕太阳运行的轨道是椭圆 在近似计算中 我们可以把这种轨迹为椭圆的运动看做哪种运动呢 结论 可把椭圆运动简化为圆周运动 一 太阳对行星的引力 2 由牛顿运动定律处理的两类运动学问题可知 确定太阳对行星的引力是哪一类问题 求解这类问题需要注意什么 结论 属于已知运动确定受力 需要知道行星的运动情况 如轨道半径 周期 线速度或者角速度等 提出问题 一 太阳对行星的引力 3 做匀速圆周运动的物体必定有力提供向心力 行星绕太阳做圆周运动的向心力是由什么力提供的呢 结论 太阳对行星的引力 并且此引力等于行星做圆周运动所需要的向心力 提出问题 一 太阳对行星的引力 提出问题 4 向心力公式有多个 如m r mr 我们选择哪个公式推导太阳对行星的引力 为什么 结论 选择mr 因为在日常生活中 行星绕太阳运动的线速度v 角速度 不易观测 但周期t比较容易观测出来 一 太阳对行星的引力 5 不同行星的公转周期t是不同的 f跟r的关系式中不应出现周期t 我们能否利用所学的知识去掉t 而只保留f与r的关系呢 结论 由开普勒第三定律可知 k 并且k是由中心天体的质量决定的 因此可对此式变形为 将此关系式代入 便可得出f与r的关系式 提出问题 一 太阳对行星的引力 6 自主推导太阳对行星的吸引力的表达式 提出问题 一 太阳对行星的引力 推导过程 设行星的质量为m 行星到太阳的距离为r 公转周期为t 根据牛顿第二定律可得太阳对行星的引力为 f mr 由开普勒第三定律 k可得 由 得 f mr mk 即k 由 式可知 f 结论 由f 可知 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 1 牛顿第三定律的内容是什么 提出问题 二 行星对太阳的引力 结论 两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 2 根据牛顿第三定律 行星对太阳的引力满足什么样的关系 提出问题 二 行星对太阳的引力 结论 根据牛顿第三定律 既然太阳吸引行星 行星也必然吸引太阳 因此 f 的大小应该与太阳质量m成正比 与行星 太阳间距离的二次方成反比 也就是f 1 根据前面的学习 请说明太阳与行星引力的关系 提出问题 三 太阳与行星间的引力 结论 由于f f 而f和f 的大小又是相等的 因此推得 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 2 太阳与行星间引力的关系式是怎样的 提出问题 三 太阳与行星间的引力 推导过程 f f 引入比例系数g 则由f 可得 f g 说明 1 公式f g表明 太阳与行星间的引力大小与太阳的质量 行星的质量成正比 与两者距离的二次方成反比 2 式中g是比例系数 与太阳 行星都没有关系 3 太阳与行星间引力是一对作用力与反作用力 引力的方向沿着二者的连线 典型例题 例1已知太阳光从太阳照射到地球需要500s 地球绕太阳的公转周期约为s 地球的质量约为kg 求太阳对地球的引力为多大 保留一位有效数字 解析 近似认为地球绕太阳做匀速圆周运动 做圆周运动的向心力由太阳对地球的引力提供 即 mr 太阳与地球间的距离r ct c为光速 t 500s 解得f 代入数据得n 答案 n 典型例题 例2地球绕太阳的运动可看成匀速圆周运动 地球与太阳间的引力提供地球运动的向心力 已知地球运行的轨道半径为r 运行的周期为t 太阳与行星间引力的表达式为f g 试写出太阳质量m的表达式 解析 设地球的质量为m 由于地球与太阳间的引力提供地球运动的向心力有g mr 解得太阳的质量m 答案 巩固练习 1 太阳对行星的引力f与行星对太阳的引力f 大小相等 其依据是 c a 牛顿第一定律b 牛顿第二定律c 牛顿第三定律d 开普勒第三定律 巩固练习 2 把行星运动近似看做匀速圆周运动以后 开普勒第三定律可写为 则可推得 ac a 行星对太阳的引力f m为太阳的质量b 行星对太阳的引力f m为行星的质量c 太阳对行星的引力为f m为行星的质量d 太阳对行星的引力为f k