高中物理 第六章 第2节《太阳与行星间的引力》教学案新人教版必修2

1、6-2太阳与行星间的引力【教学目标】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，知道牛顿定律在推导过程中的作用。4、 领会将不易观测的物理量转化为易观测的物理量的方法。【教学重点】1、 从行星运动规律得出太阳与行星间引力表达式的建立过程。2、 理解太阳与行星间引力的方向以及施力物体和受力物体。【教学难点】1、会运用引力表达式进行相关计算 2、体会从动力学角度研究行星运动的方法。【教学内容】一、教材要点（用教材中的原话做教材要点）1、开普勒定律发现后，人们开始深入思考：什么原因使行星围绕

2、太阳运动？胡克认为，行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的 。2、牛顿在前人的基础上思考认为：以任何方式改变速度（包括改变速度的 ）都需要 。这就是说，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或焦点的 ，这个力就是太阳对它的 。3、 太阳对行星的引力根据开普勒第一、第二定律，行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由 来提供。（1）设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳运动的向心力为 。（2）天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但是可以得到行星公转的周期T，它们之间的关系为 将这个结果代入到向心力表达式得到 。4、不同行星的公转周期不同，F的表达式中不应出现T，所以要设法消去T。可

3、以把开普勒第三定律 变形为 代入上式得到 。5、这个式子中 是常量，对太阳系内任何行星都是相同的。因而可以说太阳对行星的引力F与 成正比，即 。思考1：你能用文字表述这个式子的含义吗？力F的方向是什么。受力物体是谁？6、行星对太阳的引力从太阳与行星间相互作用的角度看，两者的地位是等价的。也就是说，既然太阳对行星有引力，行星对太阳也有引力，这个力的受力物体是 。因此，行星对太阳的引力大小F应该与 成正比，与 成反比。即 。方向是 。7、 太阳与行星间的引力综合以上两个比例式 和 ，根据作用力与反作用力的关系，F和F应该是 。太阳与行星间的引力大小与 成 比，而与 成 比，即 。写成等式 。其中G

4、是比例系数，与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间的引力方向沿着 。牛顿从这里又向前迈出了一大步，他的思路超出了行星和太阳。二、例题解析（可以用教材例题或书后练习题让学生分析，适当添加重点题型）教师可以添加提示用语1、两个行星的质量分别为，绕太阳运行的轨道半径分别为，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（ ）A、1 B、 C、 D、 2、两个行星的质量分别为m1和m2,绕太阳运动的轨道半径分别为r1和r2,求：（1）它们与太阳间的引力之比；（2）它们的公转周期之比。三、课堂小结（学生记笔记的地方和课堂重要知识点的理解）本课重点推导了太阳与行星间引力的表达式。牛顿一直是在已有

5、的观测结果和理论引导下进行推测和分析，本课内容只讨论行星和太阳间引力为止。这样做一方面尊重牛顿发现万有引力定律的历史阶段性，另一方面也体现了科学精神。通过演绎推理得出的结果推广到一般意义上的规律在科学上是十分严肃的事情，需要经过实践或实验的检验。四、基础巩固（选择适合学生的基础性习题，难度适合普通学生即可）1、把行星运动近似看作匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T2kr3，则可推得（ ）A.行星受太阳的引力为 B.行星受太阳的引力都相同C.行星受太阳的引力 D.质量越大的行星受太阳的引力一定越大2、关于太阳与行星间的引力，下列说法中正确的是（ ）A太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对平衡力B太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力的关系C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，与两者距离的平方成反比D以上说法均不对3、下面关于行星绕太阳旋转的说法中正确的是（ ）A、离太阳越近的行星周期越大C、离太阳越近的行星的向心加速度越大B、离太阳越远的行星周期越大D、离太阳越近的行星受到太阳的引力越大五、课后训练（选择适合学生难度的典型题，适当增加难度）1、太阳的质量为M，一个绕它做匀速圆周运动的行星的轨道半径为r，周期是T，试用两种方法求出行星在轨道上的向心加速度。2、宇宙飞船进入一