高中物理公开课优质课件精选太阳与行星间的引力.ppt
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1、太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力执教教师:XXX开普勒三定律开普勒三定律开普勒第一定律开普勒第一定律轨道定律轨道定律 所有行星绕太阳运动的轨道都是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。椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律 对每个行星来说,它与太阳的连对每个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积线在相等的时间扫过相等的面积; ;开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方所有行星的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跟公转周期的二次方的比值都相等. .太阳太阳行星行星b=v
2、a问题探究问题探究行星为什么绕太阳如此和行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运谐而又有规律地做椭圆运动呢?动呢?伽利略伽利略 行星的运动是受到了行星的运动是受到了来自太阳的来自太阳的类似于磁力类似于磁力的作用的作用 ,与距离成反比。,与距离成反比。 行星的运动行星的运动是太阳吸引的缘是太阳吸引的缘故故,并且力的大小与到太阳距,并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。离的平方成反比。 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。开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克胡克一切物体都有一切物体都有合并合并的趋势。的趋势。科学足迹科学足迹牛顿牛顿 (1643(16431727)1727
3、)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当年牛顿在前人研究的基础上,也经过类的基础上,也经过类似的思考,并凭借其似的思考,并凭借其超凡的数学能力和坚超凡的数学能力和坚定的信念,深入研究,定的信念,深入研究,最终发现了最终发现了万有引力万有引力定律定律。建立模型问题问题1:行星的实际运动:行星的实际运动是椭圆运动,但我们还不是椭圆运动,但我们还不了解椭圆运动规律,那应了解椭圆运动规律,那应该怎么办?能否把它该怎么办?能否把它简化简化成什么运动成什么运动呢?呢?太阳太阳行星行星a行行 星星轨道半长轴轨道半长轴a(106km)轨道半短轴轨道半短轴b(106km)水星水星57.956.
4、7金星金星108.2108.1地球地球149.6149.5火星火星227.9 226.9木星木星778.3777.4土星土星1427.01424.8天王星天王星2882.32879.1海王星海王星4523.94523.8八大行星轨道数据表d d太阳太阳=1.39=1.3910106 6 kmkm行星直径行星直径 d (106km)0.00480.0120.0130.00680.1430.120.00510.0049建立模型太阳太阳行星行星 r太阳太阳行星行星a问题问题2:既然把行星绕:既然把行星绕太阳的运动简化为圆周太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动。那么行星绕太阳运动可看成匀运动可
5、看成匀速圆周运速圆周运动动还是还是变速圆周运动变速圆周运动呢呢?为什么?为什么?简简化化问题问题3:3:行星绕太阳做行星绕太阳做匀速圆周运动需要向匀速圆周运动需要向心力,那心力,那什么力来提什么力来提供做向心力供做向心力? 这个力这个力的方向怎么样?的方向怎么样?建立模型问题问题4:太:太阳对行星的阳对行星的引力提供向引力提供向心力,那这心力,那这个力大小有个力大小有什么样什么样定量定量关系?关系?F太阳太阳行行星星科科学学探探究究消去消去v行星运行行星运行速度速度v容易容易观测?怎么办?观测?怎么办?消去消去T科科学学探探究究关系式中关系式中m m是受是受力天体还是施力力天体还是施力天体的质
6、量?天体的质量?探究探究1: 太阳对行星的引力太阳对行星的引力F太阳太阳对对行星行星的引力跟受的引力跟受力星体的质量成正比,力星体的质量成正比,与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次方成反比. .F问题问题5:既然太:既然太阳对行星有引力,阳对行星有引力,那么那么行星对太阳行星对太阳有无引力?有无引力?它有它有怎么样的定量关怎么样的定量关系呢?系呢?F行行星星太太阳阳科科学学探探究究探究探究2: 行星对太阳的引力行星对太阳的引力FF行行星星太太阳阳F类类比比法法行星对太阳的引力行星对太阳的引力FF跟太阳的质量成正比,跟太阳的质量成正比,与行星、太阳距离的与行星、太阳距离的二次方成
7、反比二次方成反比. .太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比,与行星、太阳距离的二次方成反比.科科学学探探究究探究探究3: 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力F类类比比法法F 和和F 是一对作用力和是一对作用力和反作用力,那么可以得反作用力,那么可以得出出F大小跟太阳质量大小跟太阳质量M、行星质量行星质量m的关系式有的关系式有什么关系?什么关系?牛三牛三G为比例系数,为比例系数,与太阳、行星与太阳、行星无关。无关。方向:方向:沿着太阳与行星间的连线连线 。月亮绕地球运行月亮绕地球运行苹苹果果落落地地 月亮绕地旋转所需月亮绕地旋转所需要的向心力、地球对地要的向心力、地球对地表物体的重力与太阳行
8、表物体的重力与太阳行星间的引力是不是都是星间的引力是不是都是相同的力呢?相同的力呢? 这个问题引起了牛这个问题引起了牛顿的沉思。顿的沉思。 如果你是牛顿,你如果你是牛顿,你会怎样解决这个猜想?会怎样解决这个猜想?一、牛顿的思考一、牛顿的思考牛顿的思考:牛顿的思考: 苹果与月亮受到的苹果与月亮受到的力可能是同一种力力可能是同一种力! ! 可能是地球表面的可能是地球表面的重力延伸到月亮。重力延伸到月亮。 而且它们都是类似而且它们都是类似太阳行星间的引力,它太阳行星间的引力,它们都应遵从们都应遵从“与距离平与距离平方成反比方成反比”的关系。的关系。一、牛顿的思考一、牛顿的思考证明苹果、月亮受力满足证
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