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1、2 太阳与行星间的引力1.1.理解太阳与行星间存在引力。理解太阳与行星间存在引力。2.2.能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式。阳与行星间的引力表达式。知知识识回回顾顾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都分别在大小所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上。些椭圆的一个焦点上。对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。扫过相等的面积。开普勒第三定律开普勒第三定
2、律周期定律周期定律所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟所有行星的椭圆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。公转周期的二次方的比值都相等。太阳太阳行星行星b ba a开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律一切物体都有合并的趋势，这一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。种趋势导致物体做圆周运动。伽利略伽利略(1564-1642)(1564-1642)行星为什么这样运动行星为什么这样运动?行星绕太阳运动一定是受到了来行星绕太阳运动一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用。自太阳的类似于磁力的作用。行星为什么这样运动行星为什么这样运动?开普勒开普勒(1571-1630)
3、(1571-1630)行星运动是因为行星的周围有旋行星运动是因为行星的周围有旋转的物质作用在行星上。转的物质作用在行星上。行星为什么这样运动行星为什么这样运动?笛卡儿笛卡儿(1596-1650)(1596-1650)行星围绕太阳运动是因为受到了太阳行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力作用，如果行星的轨道是对它的引力作用，如果行星的轨道是圆形的，它所受的引力大小跟行星到圆形的，它所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。太阳的距离的二次方成反比。行星为什么这样运动行星为什么这样运动?胡克等人胡克等人(1652-1746)(1652-1746)思考：哪种观点你认为肯定错误？思考：哪种观
4、点你认为肯定错误？1.1.圆周运动是完美的，圆周运动是完美的，无需什么动因无需什么动因。2.2.伽利略认为一切物体都有伽利略认为一切物体都有合并的趋势合并的趋势，这种趋势导致，这种趋势导致物体作圆周运动。物体作圆周运动。3.3.开普勒认为行星一定是受到了来自太阳的开普勒认为行星一定是受到了来自太阳的类似磁力类似磁力的作用。的作用。4.4.笛卡尔认为行星的运动是因为在行星周围有笛卡尔认为行星的运动是因为在行星周围有旋转的物质以太旋转的物质以太作用在行星上。作用在行星上。5.5.牛顿、胡克、哈雷认为行星绕太阳运动是因为受到了太阳对牛顿、胡克、哈雷认为行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的它的引力引力
5、的作用。的作用。牛顿牛顿 (1643(16431727)1727)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当年牛顿在前人研究的基础上，凭借其超凡的数学能力础上，凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律终发现了万有引力定律。牛顿在牛顿在16761676年给友人的信中写道：年给友人的信中写道：如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。肩膀上。建建立立模模型型思考：思考：行星的运动实际是椭圆运动，但我们还不了解椭圆行星的运动实际是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动的规律，那应该
6、怎么办？能把它简化成什么运动呢？运动的规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？一、太阳对行星的引力一、太阳对行星的引力太阳太阳 行星行星r r太阳太阳 行星行星a a既然把行星绕太阳的运动简化既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可看成匀速圆周运动还的运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？是变速圆周运动？简简化化行星绕太阳做匀速圆周运动需要行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供向心力向心力，那什么力来提供向心力？这个力的方向什么样？这个力的方向什么样？太阳对行星的引力提太阳对行星的引力提供向心力，那这个力供向心力，那这个力的大小有
7、什么样的定的大小有什么样的定量关系呢？量关系呢？F太阳太阳行星行星v科科学学探探究究消去消去v行星运行速度行星运行速度v容易观测？容易观测？消去消去T讨论讨论行行星星太太阳阳F F F F既然太阳对行星有引力，既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有引力吗那么行星对太阳有引力吗？它们有怎么样的定量关？它们有怎么样的定量关系？系？请用中文描述这个关系式！请用中文描述这个关系式！太阳太阳对对行星行星的引力跟受力星体的质量成的引力跟受力星体的质量成正比，正比，与行星到太阳的距离的二次方成与行星到太阳的距离的二次方成反比。反比。根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F F应
8、满足应满足F FF F行行星星太太阳阳二、行星对太阳的引力二、行星对太阳的引力三、太阳与行星间的引力三、太阳与行星间的引力F F类类比比法法牛牛 三三F F 和和F F 是一对作用力和反是一对作用力和反作用力，那么可以得出作用力，那么可以得出F F大小大小跟太阳质量跟太阳质量M M、行星质量、行星质量m m的的关系式有什么关系？关系式有什么关系？牛三牛三G G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：沿着太阳与行方向：沿着太阳与行星间的连线。星间的连线。讨论与交流讨论与交流 行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个
9、规律呢？是否适用这个规律呢？1.1.关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（）A.A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力力B.B.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星的质量无关的质量无关C.C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D.D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星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距太阳的距离成反比A A2.2.一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的
10、轨道半径是地一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径是地球公转半径的球公转半径的4 4倍，则这颗小行星的运行速率是地球运倍，则这颗小行星的运行速率是地球运行速率的（行速率的（）A.4A.4倍倍 B.2B.2倍倍 C.0.5C.0.5倍倍 D.16D.16倍倍3.3.一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，则这些小行一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，则这些小行星具有（星具有（）A.A.相同的速率相同的速率 B.B.相同的加速度相同的加速度C.C.相同的运转周期相同的运转周期 D.D.相同的角速度相同的角速度C CABCDABCD4.4.哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法哈雷彗星绕太阳运动
11、的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是（中正确的是（）A.A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B.B.彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度C.C.若彗星的运行周期为若彗星的运行周期为7575年，则它的半长轴是地球公转半年，则它的半长轴是地球公转半径的径的7575倍倍D.D.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度ABDABD今天我们学到了什么今天我们学到了什么?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理想化理想化类比类比建模建模不能说凡是合理的都是美的，但凡是美的确实都是合理的。