太阳与行星间的引力课件.ppt

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1、2太阳与行星间的引力第六章万有引力与航天开普勒三定律知识回顾开普勒第一定律——轨道定律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。开普勒第二定律——面积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;开普勒第三定律——周期定律所有行星的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.太阳行星春92天夏94天秋89天冬90天为什么行星绕太阳如此和谐而又有规律地作椭圆运动？问题探究伽利略行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的

2、平方成反比。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。开普勒笛卡尔胡克一切物体都有合并的趋势。万有引力的发展史科学足迹牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似这样的思考，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。两大类动力学问题：1.已知力求运动；2.已知运动求力。属于已知运动求力的情况．问题l:探究太阳与行星间的相互作用属于那类问题?问题2．行星绕太阳运动的轨道是怎样的?由开普勒第一定律可知：行星绕太阳运动轨道是椭圆.行星轨道半长轴a(106k

3、m)轨道半短轴b(106km)水星57.956.7金星108.2108.1地球149.6149.5火星227.9226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8问题3．若要解决椭圆轨道的运动，根据现在的知识水平，可作如何简化?八大行星轨道数据表建立模型太阳行星r太阳行星a简化行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那么，什么力来提供向心力呢？太阳对行星的引力提供向心力，那么这个力的大小跟哪些因素有关呢？F若已知某行星做匀速圆周运动的轨道半径为r，线速度为v，质量为m。问

4、题1：行星绕太阳做匀速圆周运动所需要的向心力的表达式是怎样的？问题探究：问题2：天文观测难以直接得到行星运动的线速度v，但可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。消去v问题3：不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T，如何消去周期T?开普勒第三定律：消去T科学探究消去v消去T关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？科学探究探究1:太阳对行星的引力FF行星太阳F′既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有无引力？它有怎样的定量关系？结论一：太阳对行

5、星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.科学探究探究2:行星对太阳的引力F′类比法结论二：行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.科学探究探究3:太阳与行星间的引力FF和F′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m有什么关系？G为比例系数，与太阳、行星无关。方向：沿着太阳与行星间的连线。结论三: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，与两者距离的二次方成反比例题1、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1：m2=p，轨道半径之比r

6、1：r2=q，求它们受到太阳的引力之比F1：F2式中G为比例系数，M为太阳质量。解：根据行星与太阳间的引力表达式：则两行星受到的引力分别为练习：1．太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F′大小相等，其依据是（）A.牛顿第一定律B.牛顿第二定律C.牛顿第三定律D.开普勒第三定律C2、下面关于太阳与行星间的引力的说法正确的是（）A．太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力B．太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成正比C．太阳对行星的引力是由实验得出的D．太阳对行星的引力规律是由开普勒定律、牛顿运动定律和行星绕太阳

7、做匀速圆周运动的规律推导出来的AD3、苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，发生这个现象的原因是（）A.由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果引力大造成的B.由于地球对苹果有引力，而苹果对地球无引力造成的C.苹果与地球间的引力是大小相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显的加速度D.以上说法都不对C4、已知太阳光从太阳射到地球需要500s，地球绕太阳的公转周期约为3.2×107s，地球的质量约为6×1024kg，求太阳对地球的引力为多大？(只需保留一位有效数字)解析：地球绕太阳做椭圆运动，由于椭圆非常接近圆轨道，所以可将

8、地球绕太阳的运动看成匀速圆周运动，需要的向心力是由太阳对地球的引力提供。即因为太阳光从太阳射到地球用的时间为500s，所以太阳与地球间的距离(c为光速)R＝ct所以代入数据得F≈4×1022N