szw62太阳与行星间的引力20122210.ppt

1、第六章 万有引力与航天,2 太阳与行星间的引力,行星做周期性的变速椭圆运动,对象拓展：卫星的运动,运动近似：匀速圆周运动,问题：开普勒只是描述了行星运动，没有给出行星为什么会绕太阳如此运动。那么行星为什么会绕太阳运动呢？围绕这个问题，许多科学家提出了自己的观点。,（一）17世纪前的多数人：无需动因,由于当时的认识所限，多数人都认为，圆周运动是最和谐的、最完美的，因而神圣和永恒的天体必然应该做匀速圆周运动无需什么动因。,一、科学的足迹：行星运动的原因,（二）伽利略：一切物体有合并的趋势,一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动.,一、科学的足迹：行星运动的原因,伽利略 (1564-16

2、42),（三）开普勒：太阳对行星的磁力,行星绕太阳运动一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用.,一、科学的足迹：行星运动的原因,开普勒 (1571-1630),（四）笛卡儿：以太的作用,行星运动是因为行星的周围有旋转的物质作用在行星上.,一、科学的足迹：行星运动的原因,笛卡儿 (1596-1650),（五）胡克：太阳对行星的反比引力作用,英国博物学家，发明家。在物理学研究方面，他提出了描述材料弹性的基本定律-胡克定律，且提出了万有引力的平方反比关系。与艾 萨克牛顿的论争导致他去世后少为 人知，近来对胡克的研究逐渐兴起。 胡克也因其兴趣广泛，贡献重要而 被某些科学史家称为“伦敦的莱奥纳 多（达芬

3、奇）”,一、科学的足迹：行星运动的原因,胡克 (1635-1703),（六）哈雷：太阳对行星的反比引力作用,英国的天文学家和数学家。根据开氏定律想到距离平方反比的关系，但不能证明是行星的运动原因。牛顿帮他证明，哈雷帮他出版自然哲学的数学原理,一、科学的足迹：行星运动的原因,哈雷 (1656-1742),（七）牛顿：发现万有引力定律,英国的爵士，英国皇家学会会员，是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文自然哲 学的数学原理里，对万有引力和三 大运动定律进行了描述 。当年牛顿在 前人研究的基础上，也经过类似这样 的思考，并凭借其超凡的数学能力和 坚定的信

4、念，深入研究，最终发现了 万有引力定律。之所以牛顿能发现万 有引力，是因为牛顿建立了清晰的运 动和力的概念。,一、科学的足迹：行星运动的原因,牛顿 (1642-1727),二、重新“发现”太阳与行星间的引力,1.问题：求太阳与行星之间的引力 2.猜想：不同的行星，质量不一样，与太阳的距离不 一样，所以太阳与行星之间的引力大小可能 与它们的质量和与太阳的距离有关。 3.理论探究：,伟大的发现源于简单的猜想：,（一）太阳对行星的引力,二、重新“发现”太阳与行星间的引力,1.建立模型：忽略行星之间的 引力作用，把周 期性的变速椭圆 运动看作匀速圆 周运动,M,m,r,2.推导结果：,3.结论：太阳对

5、不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳距离的二次方成反比,伟大的发现源于简单的猜想：,（二）行星对太阳的引力,二、重新“发现”太阳与行星间的引力,M,m,r,1.推导结果：,2.结论：行星对太阳的引力与太阳的质量成正比， 与行星和太阳距离的二次方成反比,伟大的发现源于简单的猜想：,（三）太阳与行星间的引力,二、重新“发现”太阳与行星间的引力,M,m,r,1.推导结果：,2.结论：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，与它们的距离的二次方成 反比，方向沿着两者的连线。,3.评价：现象、数据、规律、成因，越来越深刻本质。,（G是一个比例的系数，对任何行星都是相同的）,【

6、例1】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.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.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行 星距太阳的距离成反比,三、太阳与行星间的引力的理解与应用,A,【例2】下面关于太阳对行星的引力说法中的正确的是 （ ） A 、太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的 向心力 B 、太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比， 与行星和太阳间的距离成反比 C 、太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D、太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕 太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,三、太阳与行星间的引力的理解与应用,AD,【例3】两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（ ） A1 B. C. D.,三、太阳与行星间的引力的理解与应用,D,三、太阳与行星间的引力的理解与应用,【例4】 已知太阳光从太阳射到地球需要500 s，光速c= 3108 m/s,地球绕太阳的公转周期约为3.2107 s,地球的质量约为61024 kg.求太阳对地球的引力为多大?(答