高中物理 第六章 万有引力与航天 2 太阳与行星间的引力教学案 新人教版必修2

1、2太阳与行星间的引力学习目标 1.知道太阳与行星间存在引力.2.能利用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.3.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.太阳与行星间的引力1.模型简化：行星以太阳为圆心做匀速圆周运动.太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的向心力.2.太阳对行星的引力：根据牛顿第二定律Fm和开普勒第三定律k可得：F.这表明：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.3.行星对太阳的引力：太阳与行星的地位相同，因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律相同，即F.4.太阳与行星间的引力：根据牛顿第三

2、定律FF，所以有F，写成等式就是FG.即学即用1.判断下列说法的正误.(1)公式Fm实际上是牛顿第二定律，是可以在实验室中得到验证的.()(2)公式k是开普勒第三定律，是可以在实验室中得到验证的.()(3)在探究太阳与行星间引力的时候，牛顿认为太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力.()2.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_.答案F太阳与行星间的引力导学探究(1)若行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，行星运行周期为T，则行星做匀速圆周运动需要的向心力的大小如何表示？(2)根据牛顿第三定律，太阳和行星间的引力与太阳质量M、太阳到行星的距离r有

3、怎样的关系？(3)综合1、2，结合开普勒第三定律k，太阳和行星间的引力F与M、m、r有怎样的关系？答案(1)行星做匀速圆周运动需要的向心力为F(2)、(3)见知识深化知识深化太阳与行星间引力的推导1.两个理想化模型(1)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动.(2)将天体看成质点，且质量集中在球心上.2.推导过程例1(多选)根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动的知识知：太阳对行星的引力F，行星对太阳的引力F，其中M、m、r分别为太阳、行星质量和太阳与行星间的距离，下列说法正确的是()A.由F和F，得FFmMB.F和F大小相等，是作用力与反作用力C.F和F大小相等，是同一个力D.太阳对行星的引

4、力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力答案BD解析F和F大小相等、方向相反，是作用力和反作用力，太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力，故正确答案为B、D.例2太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，这个向心力大小()A.与行星距太阳的距离成正比B.与行星距太阳的距离成反比C.与行星距太阳的距离的平方成反比D.只与太阳质量成正比，与行星质量无关答案C解析行星围绕太阳做匀速圆周运动，太阳对行星的引力提供向心力，与太阳和行星质量的乘积成正比，与行星到太阳的距离的平方成反比，选项A、B、D错误，C正确.1.(行星运动向心力来源)如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中

5、正确的是()A.行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力B.行星受到太阳的引力，行星运动不需要向心力C.行星同时受到太阳的万有引力和向心力D.行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等答案A解析行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力，选项A正确，B错误；向心力是效果力，实际受力分析时不分析向心力，行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源于太阳的引力，行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力相等，选项C、D错误.2.(对太阳与行星间引力的认识)在牛顿发现太阳与行星间引力的过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式，这是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法

6、是()A.研究对象的选取 B.理想化过程C.类比 D.等效答案C解析求太阳对行星的引力F时，行星是受力星体，有F(m是行星的质量)，求行星对太阳的引力F时，太阳是受力星体，类比可得F(M是太阳的质量)，故C正确.3.(对太阳与行星间引力的认识)(多选)下列关于行星对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.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力C.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D.与行星到太阳的距离的二次方成反比答案AD4.(对太阳与行星间引力的认识)(多选)牛顿在研究太阳与行星之间的引力时，把行星的运动看成是以太阳为圆心的

7、匀速圆周运动，总结出了太阳与行星相互作用力的规律FG，可以看出，太阳与行星间的作用是与行星的运动状态无关的.下列关于行星在绕太阳做椭圆运动时的说法正确的是()A.行星在远日点受太阳的引力最小B.行星在近日点受太阳的引力最小C.行星从远日点向近日点运动的过程中，引力方向与速度方向之间的夹角大于90D.行星从近日点向远日点运动的过程中，引力方向与速度方向之间的夹角大于90答案AD解析由FG可知，行星在近日点r最小，F最大.在远日点r最大，F最小，故选项A正确，B错误.行星从远日点向近日点移动时，速度不断增大，由做曲线运动的条件可知此时行星受力方向与速度方向之间的夹角一定小于90，相反的运动过程中夹角大于90，故选项C错误，D正确.5.(太阳与行星间引力公式的简单应用)两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分