高中物理 第六章6、2太阳与行星间的引力（1)课件 粤教版必修2.ppt

必修二第六章万有引力与航天 6 2太阳与行星间的引力 教学目标 知识与技能理解太阳与行星间存在引力根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式过程与方法通过推导太阳与行星间的引力公式 体会逻辑推理在物理学中的重要性 情感态度与价值观感受太阳与行星间的引力关系 从而体会大自然的奥秘 教学重点根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式 教学难点根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式 神舟六号沿半径为r的圆周绕地球运动 其周期为t 如果飞船要返回地面 可在轨道上的某一点a处 将速率降低到适当数值 从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动 椭圆和地球表面在b点相切 如图所示 如果地球半径为r 求飞船由a点到b点所需的时间 开普勒三定律的内容是什么 温故而知新 解 飞船做半径为r的圆周运动时 由开普勒第三定律可得r3 t2 k 1 飞船要返回地面时 从a处降速后沿椭圆轨道至b 设飞船沿椭圆轨道运动的周期为t 椭圆的半长轴为a 则a3 t 2 k 2 又a r r0 2 3 由a到b的时间为t t 2 4 由 1 2 3 4 得 t 什么力来维持行星绕太阳的运动呢 伽利略 行星的运动是太阳磁力吸引的缘故 磁力与距离成反比 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 太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动 开普勒 笛卡尔 胡克 行星的运动与地面物体的运动遵从不同的规律 行星运动是 惯性 自行维持的 行星为什么这样运动的 是什么力量支配它们 牛顿 在前人研究的基础上 凭借他超凡的数学能力证明了 如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比 则行星的轨迹是椭圆 并且阐述了普遍意义下的万有引力定律 1 简化模型 行星绕太阳做匀速圆周运动 太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力 2 推导 一 太阳对行星的引力 1 设行星的质量为m 速度为v 行星到太阳的距离为r 则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力太阳对行星的引力来提供 追寻牛顿的足迹 2 天文观测难以直接得到行星的速度v 但可以得到行星的公转周期t 有 代入 得 3 根据开普勒第三定律 即 所以 代入得 追寻牛顿的足迹 4 太阳对行星的引力 太阳对不同行星的引力 与行星的质量成正比 与行星和太阳间的距离的二次方成反比 二 行星对太阳的引力 根据牛顿第三定律 行星对太阳引力f 应满足 三 太阳与行星间的引力 概括起来有 g比例系数 与太阳 行星的质量无关 则太阳与行星间的引力大小为 方向 沿着太阳和行星的连线 例1 陨石落向地球是因为 a 陨石对地球的吸引力远小于地球对陨石的吸引力 所以陨石才落上地球b 陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等 但陨石的质量小 加速度大 所以改变运动方向落向地球c 太阳不再吸引陨石 所以陨石落上地球d 陨石是在受到其他星球斥力作用落向地球 课堂训练 例2 一位同学根据向心力f m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1 2 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 人造卫星受到的向心力减小为原来的1 4 这两个同学中谁说的对 为什么 1 人造地球卫星绕地球运动也可以近似看成匀速圆周运动 它需要的向心力是谁提供的 这个力与哪些因素有关 你能用学过证明你的想法 随堂练习 2 地球半径为r 地面附近的重力加速度为g 试求在离地面高度为r处的重力加速度及质量为m的物体在这一高度对地球的引力大小 小结 1 太阳对行星的引力 太阳对不同行星的引力 与行星的质量m成正比 与太阳到行星间的距离r的二次方成反比 2 行星对太阳的引力 与太阳的质量m成正比 与行星到太阳的距离r的二次方