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太阳与行星间的引力学习教育课件PPT


高中物理新人教版 必修2系列课件 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 开普勒行星运动定律 第一定律:所有行星绕太阳的轨道都是椭圆, 太阳处在椭圆的一个焦点上。 第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的 连线在相等的时间内扫过相等的面积 第三定律:所有行星的椭圆轨道的半长轴的三 次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 即 复 习 a ? k 2 T 3 k值与中心天体有关, 而与环绕天体无关 什么力来维持行星绕太阳的 运动呢? 科学的足迹 1、伽利略:一切物体都有合并的趋势,这种趋势 导致物体做圆周运动。 2、开普勒:受到了来自太阳的类似与磁力的作用。 3、笛卡儿:在行星的周围有旋转的物质(以太)作 用在行星上,使得行星绕太阳运动。 4、胡克、哈雷等:受到了太阳对它的引力,证明了 如果行星的轨道是圆形的,其所受的引力大小跟 行星到太阳的距离的二次方成反比,但没法证明 在椭圆轨道规律也成立。 5、牛顿: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。 追寻牛顿的足迹 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 v F ?m r 2 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 2?r v? T F? v F ?m r 2 4? mr T 2 2 追寻牛顿的足迹 3、根据开普勒第三定律 3 2 即 代入得 F? r T ? k 2 4? mr T 2 2 r ?k 2 T 3 所以 m F ? 4? k 2 r 追寻牛顿的足迹 4、太阳对行星的引力 m F ? 4? k 2 r 2 即 m F? 2 r 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。 追寻牛顿的足迹 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 行 星 F F` F , ? 太 阳 M 2 r 追寻牛顿的足迹 三、太阳与行星间的引力 概括起来有 Mm F? 2 r 则太阳与行星间的引力大小为 Mm F ?G 2 r G比例系数,与太阳、行星的质量无关 方向:沿着太阳和行星的连线 说一说 如果要验证太阳与行星间的引力 规律是否适用于行星与它的卫星, 我们需要观测这些卫星运动的哪些 数据?观测前你对这些数据的规律 有什么假设? 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的二次方成反比 3、太阳与行星间的引力:与太阳的 质量M、行星的质量m成正比,与 两者距离的二次方成反比 m F? 2 r M F ? 2 r , Mm F ?G 2 r (1) G是

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