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1、远远的街灯明了远远的街灯明了好像是闪着无数的明星好像是闪着无数的明星天上的明星现了天上的明星现了好像是点着无数的街灯好像是点着无数的街灯我想那缥缈的空中我想那缥缈的空中定然有美丽的街市定然有美丽的街市街市上陈列的一些物品街市上陈列的一些物品定然是世上没有的珍奇定然是世上没有的珍奇你看，那浅浅的天河你看，那浅浅的天河定然不甚宽广定然不甚宽广那隔着河的牛郎织女那隔着河的牛郎织女定能够骑着牛儿来往定能够骑着牛儿来往我想他们此刻我想他们此刻定然在天街闲游定然在天街闲游不信，请看那朵流星不信，请看那朵流星是他们提着灯笼在走是他们提着灯笼在走2 2 2 2、太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力第六章第六章
2、 万有引力与航天万有引力与航天开普勒三定律开普勒三定律知知识识回回顾顾开普勒第一定律开普勒第一定律椭圆定律椭圆定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭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。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任意一个行星来说，它与太阳的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连线在相等的时间内扫过相等的面积积; ;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它的公转周期的二次方的比值都跟它的公转周期的二次方的比值都相等相等. .太阳太阳行星行
3、星b= =va为什么行星绕太阳如此和谐而又有规律地为什么行星绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动？做椭圆运动？提提出出问问题题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第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式。表达式。( (重点重点) )伽利略行星的运动是行星的运动是受到了来自太受到了来自太阳的类似于磁力的作用阳的类似于磁力的作用 ，与，与距离成反比。距离成反比。 行星的运动是太阳吸引的缘故，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平方并且力的大小与到太阳距离的平方
4、成反比。成反比。 在行星的周围有旋转的物质在行星的周围有旋转的物质( (以太以太) )作作用在行星上，使得行星绕太阳运动用在行星上，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。科学足迹猜猜想想与与假假设设牛顿牛顿 (16431727)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 当年牛顿在前人当年牛顿在前人研究的基础上，也研究的基础上，也经过类似这样的思经过类似这样的思考，并凭借其超凡考，并凭借其超凡的数学能力和坚定的数学能力和坚定的信念，深入研究，的信念，深入研究，最终发现了最终发现了万有引万有引力定律力定律。牛顿在牛顿在16761676年给友人的信中写道：年给友
5、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。 问题行星绕太阳运动的轨道是怎样问题行星绕太阳运动的轨道是怎样的的?由开普勒第一定律可知：由开普勒第一定律可知：行星绕太阳运动轨道是椭圆行星绕太阳运动轨道是椭圆. 简简化化模模型型行行 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57.956.7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
6、4523.94523.8问题问题2若要解决椭圆轨道的运动，根据若要解决椭圆轨道的运动，根据现在的知识水平，可作如何简化现在的知识水平，可作如何简化?八大行星轨道数据表八大行星轨道数据表建建立立模模型型太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a 简化简化 太阳对行星的引力提供向心力，那么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？这个力的大小跟哪些因素有关？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。问题问题1：行星做匀速圆周运动需要的：行星做匀速圆周运动需要的向心力的表达式是怎样的？向心力的表达式是怎样的？问题探究问题探究 ：演演绎绎与与推推理理问题问题2：天文
7、观测难以直接得到行星运动：天文观测难以直接得到行星运动的线速度的线速度v，但可得到行星的公转周期，但可得到行星的公转周期T，线速度线速度v与公转周期与公转周期T的关系是怎样的？写的关系是怎样的？写出用公转周期出用公转周期T表示的向心力的表达式。表示的向心力的表达式。 消去消去v演演绎绎与与推推理理问题问题3：不同行星的公转周期是不同的，引：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力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期中不应出现周期T， 如何消去周期如何消去周期T?开普勒第三定律：开普勒第三定律： 消去消去T演演绎绎与与推推理理消去消去v消去消去T关系式中关系式
8、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量？天体的质量？演演绎绎与与推推理理弄清研究对象弄清研究对象弄清研究对象弄清研究对象探究探究1: 太阳对行星的引力太阳对行星的引力 FF行行星星太太阳阳F既然太阳对行既然太阳对行星有引力，那星有引力，那么行星对太阳么行星对太阳有无引力？它有无引力？它有怎样的定量有怎样的定量关系？关系？结论一：结论一：太阳太阳对对行星行星的引力跟行星的质的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比二次方成反比.演演绎绎与与推推理理探究探究2: 行星对太阳的引力行星对太阳的引力 F类类比比法法结论二结论二：行星
9、行星对对太太阳阳的引力跟太阳的的引力跟太阳的质量成正比，与行质量成正比，与行星、太阳之间的距星、太阳之间的距离的二次方成反比离的二次方成反比. .演演绎绎与与推推理理探究探究3: 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力 FF 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有什么关系有什么关系？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：沿着太阳与方向：沿着太阳与行星间的连线行星间的连线 。结论三结论三: 太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量
10、成正比，与两者距离的二次方成反行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比比得得出出结结论论例题例题1、两颗行星都绕太阳做匀速圆周、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比运动，它们的质量之比m1：m2=p，轨道，轨道半径之比半径之比r1：r2=q，求它们受到太阳的引，求它们受到太阳的引力之比力之比F1：F2例题例题1、两颗行星都绕太阳做匀速圆周、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比运动，它们的质量之比m1：m2=p，轨道，轨道半径之比半径之比r1：r2=q，求它们受到太阳的引，求它们受到太阳的引力之比力之比F1：F2式中式中G为比例系数，为比例系数，M为太阳质量。为太阳质量。解
11、：根据行星与太阳间的引力表达式：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则两行星受到的引力分别为 课课堂堂小小结结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建模建模理想化理想化类比类比随随堂堂练练习习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力行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力 B.B.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星的行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星的质量无关质量无关 C
12、.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，与行星距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太阳的距离成反比A A 随随堂堂练练习习2、行星之所以绕太阳运动，是因为、行星之所以绕太阳运动，是因为 ( )A、行星运动时的惯性作用、行星运动时的惯性作用B、太阳是宇宙的控制中心，所以星体都绕太、太阳是宇宙的控制中心，所以星体都绕太阳旋转阳旋转C、太阳对行星有约束运动的引力作用、太阳对行星有约束运动的引力作用D、行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向、行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳太阳C
13、 3、太阳对行星的引力与行星对太阳的引力、太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等，其依据是大小相等，其依据是 ( )A、牛顿第一定律、牛顿第一定律 B、牛顿第二定律、牛顿第二定律C、牛顿第三定律、牛顿第三定律 D、开普勒第三定律、开普勒第三定律随随堂堂练练习习C 4如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是 ( ) A行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力 B行星受到太阳的引力，行星运动不需要向心力 C行星同时受到太阳的引力和向心力 D行星受到太阳的引力与它运行的向心力不相等A课课后后拓拓展展1.地球的实际运动为椭圆地球的实际运动为椭圆,那么那么,在在近近日点日点A，行星所受太阳的引力比它，行星所受太阳的引力比它转动所需要的向心力大还是小？转动所需要的向心力大还是小？远远日点日点B呢？呢？AB
