高一物理学科“太阳与行星间的引力”问题导学案

1、2010年高中一年级物理学科“太阳与行星间的引力”问题导学案高中一年级物理学科“问题指导方案”本发明提供太阳与行星间的引力【课型】问题生成解决展开课【学习目的】1 .理解太阳和行星之间引力的存在2 .开普勒行星运动定律和牛顿第三定律可以导出太阳和行星之间的引力表示式3 .了解万有引力定律的思维方法和过程，了解万有引力定律的意义，掌握万有引力定律公式4 .我们知道，任何物体之间都存在着引力定律，遵循着相同的法则。【重点】1、理解太阳和行星之间的引力2 .培养科学精神、科学思想方法【难点】1 .太阳和行星间引力的导出2 .根据学生的认知情况确定探究点【自我主导学】古人对行星运动的认识是？1 .太阳

2、对行星的引力(1)行星围绕太阳作大致等速的圆周运动时，必要的向心力是由_ _ _ _ _ _ _ _ _ _给予的。(2)向心力的基本公式，包括：(3)周期表所示的向心力公式。(4)代入开普勒第三定律的公式为：(5)太阳对行星的引力与行星成正比，与行星成反比。 对于任何行星都成立的关系式是。2 .行星对太阳的引力根据牛顿第三定律，我们知道太阳吸引行星的话，行星和太阳就会吸引云同步，因此行星能够得到吸引太阳的力的表达式是3 .太阳和行星之间的吸引力概括太阳和行星之间的相互引力的大小，太阳和行星之间的引力的大小与成正比，【例题精析】关于太阳对行星的引力，以下说法正确的是()a .由于太阳对行星的引

3、力给出行星匀速圆周运动的向心力，所以可知太阳对行星的引力f与太阳到行星的距离r成反比b .我们知道，太阳对行星的引力赋予行星围绕太阳运动的向心力，所以太阳对行星的引力f与行星运动速度的平方成正比c .太阳对不同行星的引力与行星的质量成正比，与行星和太阳之间距离的平方成反比d以上的说法是错误的例2 :在开普勒第三定律中，证明各行星绕太阳轨道周期的平方与公转轨道半径的三次方比k是太阳质量的常数。扩张：在解决有关行星运动的问题时，把行星的运动近似为匀速圆周运动，经常使用匀速圆周运动的向心力是由太阳对行星的引力提供的这一思维方法。 研究其他天体运动也同样可以使用该思维方法，但是天体运动的向心力是由位于

4、圆心处的天体的重力提供的。【夯实基础】关于太阳对行星的引力，以下说法正确的是()a .太阳对行星的引力等于行星进行匀速圆周运动的向心力b .太阳对行星的引力的大小与行星的质量成正比，与行星和太阳之间的距离成反比c .太阳对行星的引力是通过实验得到的d .太阳对行星的引力规律是由开普勒行星的运行规律和行星围绕太阳匀速圆周运动的规律导出的关于行星对太阳的引力在以下的说法中正确的是()a .行星对太阳的引力是与太阳对行星的引力相同性质的力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 .行星对太阳的引力的大小与太阳的质量成正比，与行星离太阳的距

5、离成反比3 .下面的说法正确的是()a .在探索太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式。 这个关系式其实是牛顿的第二定律，可以在实验室验证b .在探索太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式。 这个关系式实际上是匀速圆周运动的公式，它是从速度的定义式中得出的c .在探索太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式。 这个关系式是开普勒的第三定律，实验室可以证明d .探索太阳对行星引力定律时使用的三个公式，都可以在实验室证明4 .把行星运动几乎看作匀速圆周运动后，开普勒的第三定律如果可以写成T2=kr3，则可以推一推()a .行星受到太阳引力是因为b .行星受到太阳的引力c .行星受到太阳的引力d .质

6、量越大的行星，太阳的引力越大关于太阳和行星之间的引力，以下说法正确的是()a .太阳对行星的引力和行星对太阳的引力是一对平衡力b .太阳对行星的引力和行星对太阳的引力是作用力和反作用力的关系c .太阳和行星之间的引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者的距离的平方成反比d以上的说法是错误的6 .根据开普勒定律，我们得出的正确结论是()a .人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球处于椭圆的焦点b .卫星远离地球，原来如此速度减小c .卫星离地球远，原来如此周期变大d同一颗卫星绕着不同的行星转，其值都是一样的【提高智能】1 .有与地球相同密度的行星，如果其表面的重力加速度是地上重力加速度的4倍，

7、那么该行星的质量就是地球的质量()A.1/4 B. 4倍C. 16倍D. 64倍。关于太阳和行星之间引力的表现式，以下说法正确的是()a .公式中的g是引力常量，这是人为规定的当b.r接近零时，太阳和行星之间的引力变为无限大c .太阳和行星受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力d .太阳和行星受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力关于太阳和行星之间的引力，以下说法正确的是()a .神圣而永恒的天体不需要匀速圆周运动。 因为圆周运动是最美的。b .行星绕太阳旋转的向心力来源于太阳对行星的引力c .牛顿认为，物体运动状态变化的原因是受力。 行星围绕太阳运动，一定受到了力的

8、作用。d .牛顿将地面动力学关系应用于天体之间的相互作用，导出了太阳和行星之间的引力关系在宇宙发展进化的理论中，有“宇宙膨胀说”这一说法。 根据天体距离越来越大的理论，很久以前，太阳系中的地球公转状况就比现在()。a .公转半径大b .轨道周期小c .公转速度大d .公转角速度小5 .火星和地球都围绕太阳匀速圆周运动的话，现在知道地球的质量、公转的周期和地球和太阳之间的距离，现在又测量火星围绕太阳运动的周期，可以根据上述已知量求出()。a .火星的质量b .火星和太阳之间的距离c .火星的加速度的大小d .火星匀速圆周运动速度的大小6 .假定地球和月球之间的引力与地球表面物体受到的重力具有相同

9、性质，即力的大小与距离的平方成反比。 已知月心和地心的距离是地球半径的60倍，地球表面的重力加速度是9.8m/s2，我们试着修正月亮绕地球旋转的向心加速度。【出类拔萃】1 .假定一颗星的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球的一半。 如果地球上的近地点卫星的周期是84分钟的话，那个地球上的近地点卫星的周期是多少2 .在牛顿导出的太阳和行星之间的引力公式中，引力的大小与其距离的n次方(n2 )成反比，如果各行星的周期与其轨道半径的平方成正比，那么n的值是多少？3 .宇宙飞船以a=g/2的加速度均等地加速上升，由于过重现象，用弹子秤质量为10 kg的物体的重量是75 N。 由此可知，宇宙飞船的位置离

10、地面有多高。 (地球半径6400 km公里，g=10米/s2)4 .靠近附近的两个类星体，必须分别以一定的速度旋转那些线上的某个点，才能在引力定律的作用下将它们拉近。 已知这两个恒星质量在m1、m2处远离l，求出这两个类星体的旋转周期参考答案例1分析：这是研究太阳对行星引力的大小与多少量有关的问题，在解决这个问题时应该找出各量的关系，通过导出得到最后的表达式，可以得到正确的结论。由向心力表达式F=mv2/r、v和t的关系式v=2r/T得到F=42mr/T2 根据开普勒第三定律r3/T2=k变形T2=r3/k 有联立F=42km/r2因此，太阳对不同行星的引力与行星的质量成正比，与行星和太阳之间

11、的距离的平方成反比。行星绕太阳运动的原因是受到太阳的引力，引力的大小与行星质量、太阳质量以及行星到太阳的距离(行星公转轨道半径)有关。 此引力使行星产生向心加速度，而向心加速度与行星公转的周期和轨道半径有关，从而可以构建太阳质量和行星公转的周期和轨道半径之间的关系。设太阳质量为m，某行星质量为m，行星围绕太阳的轨道周期为t，半径为r。 行星轨道基本上被视为圆，引力定律提供行星公转的向心力可以得到其中，g是行星和太阳间引力式中的比例系数，与太阳、行星也没有关系。 可以看出，恒星绕太阳轨道周期的平方与公转轨道半径的三次方之比k是关于太阳质量的一定量。【夯实基础】一、1.AD 2.A 3.AB 4.C 5.BC 6.ABC【提高智能】1.d2. d3. BCD4. BC5. BCD6. 310-3米/s 2【出类拔萃】1. 9.9分钟2. n=33、解析：应用第二定律和引力定律知识解决这个问题。 设物体所在位置的高度为h，重力加速度为g ，物体在地球表面