人教版高中物理必修二太阳与行星间的引力课件.ppt

1、行星的运动行星的运动开普勒三定律开普勒三定律开普勒第一定律开普勒第一定律轨道定律轨道定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上圆，太阳处在椭圆的一个焦点上开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律对任意一个行星来说，太阳和行星对任意一个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面的连线在相等的时间扫过相等的面积积;开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的轨道的半长轴的三次方所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等跟公转周期的二次方的比值都相等.太阳太阳行星行星b=vakTa=23k k值只与中心天体有关

2、，与环绕天体无关值只与中心天体有关，与环绕天体无关 什么原因使行星绕太阳的运什么原因使行星绕太阳的运动呢？动呢？伽利略伽利略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。开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克胡克牛顿牛顿 (16431727)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似的思考，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。牛顿在1676年给友人的信中写道：如果说我看的比别人更远，如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。那是因为我站在巨人的肩膀上。人教版高中物理必修二人教版高中物理必

3、修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)诱思：诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？太阳太阳行星行星a人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)行

4、行 星星轨道半长轴轨道半长轴a(10a(106 6km)km)轨道半短轴轨道半短轴b(10b(106 6km)km)水星水星57.957.956.756.7金星金星108.2108.2108.1108.1地球地球149.6149.6149.5149.5火星火星227.9 227.9 226.9226.9木星木星778.3778.3777.4777.4土星土星1427.01427.01424.81424.8天王星天王星2882.32882.32879.12879.1八大行星轨道数据表d d太阳太阳=1.39=1.3910106 6 kmkm行星直径行星直径 d(10(106 6km)km)0.0

5、0480.00480.0120.0120.0130.0130.00680.00680.1430.1430.120.120.00510.00510.00490.0049人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？为什么？简化简化行星绕太阳做匀速圆周运动需要

6、的向心力由什么力来提供呢？人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)诱思：诱思：太阳对行太阳对行星的引力星的引力提供向心提供向心力，那这力，那这个力大小个力大小有什么样有什么样的定量关的定量关系？系？F太阳太阳行星行星人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二

7、 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹消去消去v2mvFr=2 rvT=行星运行速度行星运行速度v容易容易观测？怎么办？观测？怎么办？32rkT224mrFT=消去消去T2mFr224kmFr=讨论讨论2mFr关系式中关系式中m m是受是受力天体还是施力力天体还是施力天体的质量？天体的质量？一一、太阳对行星的引力、太阳对行星的引力F请用中文描述这个关系式！太阳对行星的引力跟行星（受力星体）质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行星行星太阳太阳F既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有没有引力？它

8、有怎么样定量的关系？科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹2mFr二二、行星对太阳的引力、行星对太阳的引力FF行星行星太阳太阳F类比法类比法牛牛 三三2MFr太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹2mFr三三、太阳与行星间的引力、太阳与行星间的引力类比法类比法牛牛 三三2MFrF 和和F 是一对作用力是一对作用力和反作用力，那么可和反作用力，那么可以得出以得出F大小跟太阳质大小跟太阳质量量M、行星质量、行星质量m的关的关系式有什么关系？系式有什么关

9、系？牛三牛三2MmFr2MmF=GrG为比例系数，与为比例系数，与太阳、行星无关。太阳、行星无关。方向：方向：沿着太阳与行星间的连线连线科科学学探探究究追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹 在在16651665年年，具有超凡的数学能力的牛顿，根据自己独特的思维推导得出：太阳太阳对行星的引力与距离平方成反比对行星的引力与距离平方成反比。但没有弄清这个引力就是提供圆周运动所需要向心力，也没有推导得出行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比。在在16791679年年，牛顿在与胡克等人的交流中，逐渐清楚圆周运动一定需要太阳对行星的与距离平方成反比的引力，并应用微积分，推导得出了行星绕太阳做

10、椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比的数学关系式。在在1687年，发年，发表了传世之作表了传世之作自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)著名物理学家杨振宁曾赞著名物理学家杨振宁曾赞颂道颂道:“:“如果一定要举出某个如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿生的标志，我选牛顿自然自然哲学的数学

11、原理哲学的数学原理在在1687年年出版的那一天出版的那一天.”.”人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力古人古人观点观点牛顿牛顿思考思考理论理论演算演算总结总结规律规律建模建模2rMmGF=2rmF 2rMF 理想化理想化类比类比人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PP

12、T)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)至此，牛顿一直是在已有的观测至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对观测结果仅对“行星绕太阳运动行星绕太阳运动”成成立，立，这还不是万有引力定律。这还不是万有引力定律。人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共

13、2424张张PPT)PPT)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 A人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)2、两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的

14、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.1 12 2m rm r1 22 1m rm r2221rr D人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)人教版高中物理必修二人教版高中物理必修二 6.2 6.2 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力(共共2424张张PPT)PPT)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B、离太阳越远的行星周期越大C、离太阳越近的行星的向心加速度越大D、离太阳越近的行星受到太阳的引力越大

15、 BC 1、地球、地球的实际运动为椭圆的实际运动为椭圆,那么那么,在在近日点近日点A，地球所受太阳的引力，地球所受太阳的引力比它转动所需要的向心力大还是小？比它转动所需要的向心力大还是小？远日点远日点B呢？呢？AB 2、请你运用已有知识，分析开普勒第二定律所描述的，地球在椭圆轨道上运动经过A、B两个位置时，运动快慢变化的原因。太阳太阳地球地球BAFvFv小小 结结 2rmF 1、太阳对行星的引力：太阳对不同行、太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引力，与行星的质量星的引力，与行星的质量m成正比，与成正比，与太阳到行星间的距离太阳到行星间的距离r的二次方成反比的二次方成反比2、行星对太阳的引力：与太阳、行星对太阳的引力：与太阳的质量的质量M成正比，与行星到太阳成正比，与行星到太阳的距离的距离r的二次方成反比的二次方成反比3、太阳与行星间的引力：与太阳的、太阳与行星间的引力：与太阳的质量质量M、行星的质量、行星的质量m成正比，与成正比，与两者距离的二次方成反比两者距离的二次方成反比（1 1）G G是比例系数，与行星、太阳均无关是比例系数，与行星、太阳均无关（2 2）引力的方向沿太阳和行星的连线）引力的方向沿太阳和行星的连线2/rMF 2rMmGF=