6.2 太陽與行星間的引力

1、開普勒三定律,知識(shí)回顧,開普勒第一定律——軌道定律,所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。,開普勒第二定律——面積定律,對(duì)每個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間掃過相等的面積;,開普勒第三定律——周期定律,所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.,問題探究,行星為什么繞太陽如此和諧而又有規(guī)律地做橢圓運(yùn)動(dòng)？,,,2,太陽與行星間的引力,,,第六章 萬有引力與航天,伽利略,行星的運(yùn)動(dòng)是受到

2、了來自太陽的類似于磁力的作用 ，與距離成反比。,行星的運(yùn)動(dòng)是太陽吸引的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。,在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動(dòng)。,開普勒,笛卡爾,胡克,一切物體都有合并的趨勢(shì)。,科學(xué)足跡,科學(xué)足跡,牛頓 (1643—1727)英國著名的物理學(xué)家,當(dāng)年牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，也經(jīng)過類似這樣的思考，并憑借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念，深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律。,牛頓在1676年

3、給友人的信中寫道： 如果說我看的比別人更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?建立模型,行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是橢圓運(yùn)動(dòng)，但我們還不了解橢圓運(yùn)動(dòng)規(guī)律，那應(yīng)該怎么辦？能把它簡(jiǎn)化成什么運(yùn)動(dòng)呢？,八大行星軌道數(shù)據(jù)表,d太陽=1.39×106 km,建立模型,既然把行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)。那么行星繞太陽運(yùn)動(dòng)可看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)？為什么？,行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，那什么力來提供做向心力

4、？ 這個(gè)力的方向怎么樣？,建立模型,太陽對(duì)行星的引力提供向心力，那這個(gè)力大小有什么樣定量關(guān)系？,科學(xué)探究,,,行星運(yùn)行速度v容易觀測(cè)？怎么辦？,,,,科學(xué)探究,關(guān)系式中m是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？,探究1: 太陽對(duì)行星的引力F,太陽對(duì)行星的引力跟受力星體的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二次方成反比.,既然太陽對(duì)行星有引力，那么行星對(duì)太陽有無引力？它有怎么樣定量的關(guān)系？,科學(xué)探究,探究2: 行星對(duì)太陽的引力F′,太陽對(duì)行星的引力跟受力

5、星體的質(zhì)量成正比，與行星、太陽距離的二次方成反比.,科學(xué)探究,探究3: 太陽與行星間的引力F,,G為比例系數(shù)，與太陽、行星無關(guān)。,方向：沿著太陽與行星間的連線 。,在1665年，具有高明的數(shù)學(xué)才能的牛頓，根據(jù)自己獨(dú)特的思維推導(dǎo)得出：太陽對(duì)行星的引力與距離平方成反比。但沒有弄清這個(gè)引力就是提供圓周運(yùn)動(dòng)所需要向心力，也沒有推導(dǎo)得出行星繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽對(duì)行星的引力也存在距離平方成反比。在1679年，牛頓在與胡克等人的交流中，逐漸清楚圓

6、周運(yùn)動(dòng)一定需要太陽對(duì)行星的與距離平方成反比的引力，并應(yīng)用微積分，推導(dǎo)得出了行星繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽對(duì)行星的引力也存在距離平方成反比的數(shù)學(xué)關(guān)系式。,閱讀材料,科學(xué)有險(xiǎn)阻，攻艱莫畏難。,課堂小結(jié),今天我們學(xué)到了什么?,古人觀點(diǎn),牛頓思考,理論演算,總結(jié)規(guī)律,,,,,,,建模,,,,,理想化,類比,1、下列關(guān)于行星對(duì)太陽的引力的說法中正確的是（ ） A.行星對(duì)太陽的引力與太陽對(duì)行星的引力是同一性質(zhì)的力 B.

7、行星對(duì)太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關(guān) C.太陽對(duì)行星的引力大于行星對(duì)太陽的引力 D.行星對(duì)太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星距太陽的距離成反比,隨堂練習(xí),A,2、兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為m1和m2，繞太陽運(yùn)行的軌道半徑分別是r1和r2，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩個(gè)行星的向心加速度之比為（ ）A．1 B. C. D.,隨堂練習(xí)

8、,,,,D,3．下面關(guān)于行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的說法中正確的是（ ） A.離太陽越近的行星周期越大 B.離太陽越遠(yuǎn)的行星周期越大 C.離太陽越近的行星的向心加速度越大 D.離太陽越近的行星受到太陽的引力越大,隨堂練習(xí),BC,4．一群小行星在同一軌道上繞太陽旋轉(zhuǎn)，這些小行星具有（ ） A.相同的速率 B.相同的加速度 C.相同的運(yùn)轉(zhuǎn)周期

9、 D.相同的角速度,隨堂練習(xí),ABCD,思考與討論,1.如果要驗(yàn)證太陽與行星間的引力規(guī)律是否適用于行星與它的衛(wèi)星,我們需要觀測(cè)這些衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的哪些數(shù)據(jù)？觀測(cè)前你對(duì)這些數(shù)據(jù)的規(guī)律有什么假設(shè)?,思考與討論,2.地球的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為橢圓,那么,在近日點(diǎn)A，行星所受太陽的引力比它轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的向心力大還是小？遠(yuǎn)日點(diǎn)B呢？,A,B,思考與討論,3、請(qǐng)你運(yùn)用已有知識(shí)，分析開普勒第二定律所描述的，地球在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過A、B兩個(gè)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)快慢變化的