(春)高中物理 6.2《太阳与行星间的引力》教学设计4 新人教版必修2

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1、第2节太阳与行星间的引力新课教学一、太阳与行星之间的引力存在于所有物体之间讲授：通过曲线运动的学习我们知道，只要物体的受力和运动方向不共线，物体就做曲线运动，太阳与行星之间的引力在它们之间的连线上，这个力时刻改变着行星的运动方向。不仅太阳与行星之间有引力，这种引力普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间，这是自然界中物质之间的基本相互作用而正是这种普遍性，又容易造成误解例1既然任何之间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸在一起？解析：由于人的质量相对于地球的质量而言非常小，因此当两人接近时尽管他们之间的距离非常小，但他们之间的引力

2、相对于地球对人的引力来说是微小的不足以克服人与地面之间的摩擦力，因此不会吸在一起。点拨：万有引力普遍存在于任何两个物体之间，但讨论一些质量较小的物体之间的万有引力是没有实际意义的，万有引力只有针对大质量物体如天体时才有实际意义，这是万有引力的客观性二、太阳对行星引力的发现过程太阳对行星的万有引力等于行星做匀速圆周运动的向心力解释：此结论的提出与牛顿发现万有引力定律的思路有关：他首先证明，一个运动物体，如果受到一个指向中心的向心力作用，不论此力的性质和大小如何，它的运动一定服从开普勒第二定律，反过来，行星的运动都服从开普勒第二定律，他们

3、都受到一个向心力的作用；2牛顿认为行星所受到的向心力来源于太阳的引力，卫星的向心力来源于行星的引力。而地球吸引月球的引力跟地球吸引树上的苹果和任何一个抛出的物体时显示出来的重力是同一种力，也就是说，天体的运动和地面上物体的运动有着共同的规律。地球的重力也是随着与地心距离的增大按平方反比而减小。牛顿通过计算证明，由于地球到月球的距离是地球半径的60倍，月球轨道运动的向心加速度应该等于地面上重力加速度的1/3600。这就是著名的“月——地”检验，它跟实际测量结果相当吻合，从而也证明了牛顿提出的结论的正确性。即首先“太阳对行星的万有引力等于

4、行星做匀速圆周运动的向心力”这个结论是以假设形式提出又通过论证得出它是正确的例下列事件中，万有引力起决定作用的是A月亮总是在不停地绕地球转动B地球周围包围着稠密的大气层，它们不会散发到太空中去C上百万个恒星聚在一起形成银河系的球形星团D把许多碎铅块压紧就成为一整块铅解：太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的向心力。其实任何中心天体对它周围的“行星”的引力都等于行星做匀速圆周运动的向心力。中心天体可以是地球，也可以是银河系的中心。而行星可以是地球的卫星、月亮，地球周围的大气层不散出去也是地球引力的结果，故A、B、C正确，而D中提到

5、的是分子之间的相互作用力三、太阳对行星引力的推导过程引导学生阅读教材，并投影出示以下提纲，让学生在练习本上独立推导：1、行星绕太阳作匀速圆周运动，写出行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。2、行星运动的线速度v与周期T的关系式如何？为何要消去v？写出要消去v后的向心力表达式。3、如何应用开普勒第三定律消去周期T？为何要消去周期T？4、写出引力F与距离r的比例式，说明比例式的意义根据开普勒定律，行星是在椭圆轨道上运行的，它的速度大小和方向都是变化的，因此受到力的作用行星质量为m行星到太阳的距离为r，则行星做匀速圆周运动所需要

6、的向心力F=mv2/r天文观测难以直接求得行星的速度，但可以观测到行星的公转周期T则V=2πr/T可以得到F=4π2mr/T2，由开普勒第三定律r3/T2=k，得F=4π2km/r2，等式右边除了行星的质量m、行星到太阳的距离r，其他都是常量，对任何行星都是相同的即：F∝m/r2表明：太阳对不同行星的引力，跟行星的质量成正比，跟行星和太阳间距离的二次方成反比投影学生的推导过程，一起点评例2地球和月球之间具有相当大的引力，它们不会靠在一起，其原因是（）A不仅地球对月球有引力，而且月球对地球也有引力，这两个力大小相等，方向相反，互相平衡B

7、地球对月球的引力还不够大C不仅地球对月球有引力，而且太阳系里其它星球对月球也有引力，这些力的合力为零D引力不断改变月球的运动方向，使得月球绕地球运动解：地球和月球的引力充当了月球绕地球做运动的向心力，不会再产生其他效果，D正确一、行星对太阳的引力就太阳对行星的引力来说，太阳是施力物体，行星是受力物体；根据牛顿第三定律，既然太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳，就行星对太阳的引力来说，太阳是受力物体，大小与太阳的质量成正比，与行星到太阳距离的二次方成反比即F1∝M/r2二、太阳与行星间的引力根据F∝m/r2、F1∝M/r2，且F和F1的大小

8、是相等的，所以可总结为太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者之间距离的二次方成反比，即F∝Mm/r2写成等式就是F=GMm/r2G是比例系数，与太阳、行星都没有关系五、太阳与行星之间的引力沿着二者的