开普勒定律和万有引力定律.ppt

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1、第四章第四节开普勒定律和万有引力定律天才的观察家——第谷天才的数学家——开普勒第谷的天文学观测和开普勒对行星运动的描述1、开普勒第一定律：RFF地球一、开普勒三大定律——描述行星的运动所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。2、开普勒第二定律：用公式表示为：SAB=SCD=SEK由此可见：行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大。太阳远日点a近日点bt1t4t3t2对于任意一个行星，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。3、开普勒第三定律：地球·太阳a数学表达式：其中a

2、是椭圆轨道的长半轴，T是行星绕太阳公转的周期，K是一个与行星无关的常量。所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。太空美景水星地球金星火星木星土星天王星海王星开普勒的三个定律是个整体，第一定律是其余两个定律的基础，但三个定律描述的内容又各自独立、并不重复。（1）对行星运动的描述从定性到定量；（2）不仅适用于行星，也适用于卫星；不仅适用于太阳系，也适用于其他有中心天体的宇宙系统（比值k将是另一常量）。（3)当椭圆轨道近似为圆轨道时，根据开普勒定律的描述，行星运动将变得更加简洁——所有行星在

3、圆轨道上做匀速圆周运动，轨道半径的三次方跟公转周期的平方的比值都相等，即R³/T²=k。开普勒三定律的理解和应用链接高考（2016课标Ⅲ）．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是()A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律B（2017年课标全国卷Ⅱ）（多选）如图海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短

4、轴的两个端点，运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中(　　)A．从P到M所用的时间等于T0/4B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大C．从P到Q阶段，速率逐渐变小D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功CD链接高考地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经跟踪观测过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍（如图），并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷

5、彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒行星运动第三定律估算，它下次飞近地球大约在哪一年？回归教材2062年飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，如图所示，其周期为T，如果飞船要返回地面，可使飞船在轨道上某一点A处沿着以地心为焦点的椭圆轨道无动力运行，椭圆和地球表面相切于B点，设地球半径为R0，问飞船从A点返回到地面上B点所需时间为多少？理解应用开普勒定律的发现，让人们陷入更深入的思考：为什么行星要绕着太阳运行呢？牛顿认为：要使行星沿圆或者椭圆运动，需要受到指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该是太阳对行星的引力

6、。并根据运动学规律推导出，太阳与行星间的引力与太阳的质量、行星的质量成正比，与距离的平方成反比。正比反比二、万有引力定律（后来由卡文迪许在实验室中通过扭秤实验测出）1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成、与它们之间的距离r的二次方成。2.表达式：，G为万有引力常量：请阅读以下教材内容，尝试分析“月—地检验”的推导过程，理解“月—地检验”的思想。自然界任何两个物体之间都相互吸引，引力都满足“平方反比”规律质点两球心间r质点m1质点m2r均匀球

7、体m1均匀球体m2r均匀球体m1质点m2r均匀球体m1质点m23.适用条件：（1）公式适用于间的相互作用。当两物体间距离远远大于物体自身大小时，物体可视为质点。（2）质量分布均匀的球体可视为质点，r是距离。(多选).对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式，下列说法正确的是()A．公式中G是引力常量，是由实验得出的，而不是人为规定的B．当两物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大C．m1和m2所受引力大小总是相等的D．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力AC理解应用推论：在

8、匀质球壳的空腔内任意位置处，质点受到球壳的万有引力的合力为零.思考：将物体m置于地球表面时受地球万有引力为F，若将物体置于距离地心r处的井底，物体所受地球万有引力变为多少？在匀质球体内部距离球心r处的质点（m），受到的万有引力即半径为r的球体对其的万有引力。思考：若把行星的运动近似看成匀速圆周运动，那么能否得到开普勒第三定律中的K值与中心天体质量之间的定量关系？（提示：结合万有引力定律思考推导）第谷