《高一物理《太阳与行星间的引力》 课件（2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理《太阳与行星间的引力》 课件（2）（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2024/8/5二 太阳与行星间的引力2024/8/5开普勒三定律开普勒三定律知识回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不同的椭圆所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上些椭圆的一个焦点上; ;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，太阳和行星的连对每个行星来说，太阳和行星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
2、期的二次方的比值都相等. .太阳太阳b行星行星ak k值只与中心天体有关，与环绕天体无关值只与中心天体有关，与环绕天体无关2024/8/5 什么力来维持行星绕太阳的运什么力来维持行星绕太阳的运动呢？动呢？2024/8/5伽利略伽利略行星的运动是受到了来自太阳的行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用类似于磁力的作用 ，与距离成反，与距离成反比。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) )作用在行星上，使得行星绕太阳运作用在行星上
3、，使得行星绕太阳运动。动。开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克胡克一切物体都有合并的趋势。一切物体都有合并的趋势。科学的足迹2024/8/5科学的足迹牛顿牛顿 (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当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似的思基础上，也经过类似的思考，并凭借其超凡的数学考，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引研究，最终发现了万有引力定律。力定律。牛顿在1676年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。那是因为我站在巨人的肩膀上
4、。 2024/8/5八大行星轨道数据表d d d d太阳太阳太阳太阳=1.39=1.39=1.39=1.39101010106 6 6 6 kmkmkmkm行行 星星轨道半长轴轨道半长轴a(10a(106 6km)km)轨道半短轴轨道半短轴b(10b(106 6km)km)水星水星57.957.956.756.7金星金星108.2108.2108.1108.1地球地球149.6149.6149.5149.5火星火星227.9 227.9 226.9226.9木星木星778.3778.3777.4777.4土星土星1427.01427.01424.81424.8天王天王星星2882.32882.
5、32879.12879.1海王海王星星4523.94523.94523.84523.80.00490.00490.00510.00510.120.120.1430.1430.00680.00680.0130.0130.0120.0120.00480.0048行星直径行星直径 d (10(106 6km)km)2024/8/5建立模型诱思：行星的实际运动是椭圆诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？它简化成什么运动呢？太阳太阳行星行星a2024/8/5太阳太阳行星行星a a诱思：既然把行
6、星绕太阳的诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动圆周运动还是变速圆周运动？为什么？为什么？简简化化行星绕太阳做匀速圆周运动行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提需要的向心力由什么力来提供呢？供呢？ 这个力的方向怎样？这个力的方向怎样？太阳太阳行星行星r建立模型2024/8/5建立模型诱思：诱思：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样的定量关系？小有什么样的定量关系？F太阳太阳行星行星2024/8/5追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹消去消
7、去v行星运行速度行星运行速度v容易观测容易观测吗？怎么办？吗？怎么办？消去消去T讨论讨论2024/8/5追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹关系式中关系式中m m是受力是受力天体还是施力天天体还是施力天体的质量？体的质量？一、太阳对行星的引力一、太阳对行星的引力F太阳对行星的引力跟行星（受力星体）质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行行星星太太阳阳F既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有没有引力？它有怎么样定量的关系？2024/8/5追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹一、太阳对行星的引力一、太阳对行星的引力F太阳对行星的引力跟行星（受力星体）质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行行星星太
8、太阳阳F类类比比法法牛牛 三三行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.2024/8/5追追寻寻牛牛顿顿的的足足迹迹一、太阳对行星的引力一、太阳对行星的引力F类类比比法法牛牛 三三F F 和和F F 是一对作用力是一对作用力和反作用力，那么可以和反作用力，那么可以得出得出F F大小跟太阳质量大小跟太阳质量M M、行星质量行星质量m m的关系式有的关系式有什么关系？什么关系？牛三牛三G G为比例系数，与太为比例系数，与太阳、行星无关。阳、行星无关。方向：方向：沿着太阳与行星间的连线连线2024/8/5 在在16651665年年，具有超凡的数学能力的牛顿，根据自己独特的思
9、维推导得出：太阳对行星太阳对行星的引力与距离平方成反比的引力与距离平方成反比。但没有弄清这个引力就是提供圆周运动所需要向心力，也没有推导得出行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比。在在16791679年年，牛顿在与胡克等人的交流中，逐渐清楚圆周运动一定需要太阳对行星的与距离平方成反比的引力，并应用微积分，推导得出了行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比的数学关系式。在在1687年，发表了传世之作年，发表了传世之作自然哲学的数自然哲学的数学原理学原理阅读材料2024/8/5 著名物理学家杨振宁曾赞颂道著名物理学家杨振宁曾赞颂道: :“如果一定要举出某个
10、人、某一天作为如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿近代科学诞生的标志，我选牛顿自自然哲学的数学原理然哲学的数学原理在在1687年出版的年出版的那一天那一天. .” 阅读材料2024/8/5课堂小结太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力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2024/8/5随堂练习1 1关于太阳对行星的引力，下面关于太阳对行关于太阳对行星的引力，下面关于太阳对行星的引力的说法中正确的是（星的引力的说法中正确的是（ ） A A太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力
11、动的向心力 B B太阳对行星的引力大小与行星的质量成正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反比比，与行星和太阳间的距离成反比 C C太阳对行星的引力是由实验得出的太阳对行星的引力是由实验得出的 D D太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的AD2024/8/5随堂练习2 2两个行星的质量分别为两个行星的质量分别为m m1 1和和m m2 2，绕太阳，绕太阳运行的轨道半径分别是运行的轨道半径分别是r r1 1和和r r2 2，若它们只，若它们只受太阳引力的作用
12、，那么这两个行星的向受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（心加速度之比为（ ） A. 1A. 1 B.B. C.C. D.D.D D2024/8/5随堂练习3 3 两颗行星质量之比两颗行星质量之比m m1 1mm2 2=12,=12,轨道半轨道半径之比径之比R R1 1RR2 2=31=31，下列有关数据之比正确，下列有关数据之比正确的是的是 ( )( )A.A.周期之比周期之比T T1 1TT2 2=31=31B.B.线速度之比线速度之比v v1 1vv2 2=31=31C.C.向心力之比向心力之比F F1 1FF2 2=19=19D.D.向心加速度之比向心加速度之比a a1
13、1a a2 2=19=19D2024/8/5随堂练习 4.4.飞船沿半径为飞船沿半径为R R的圆周轨道绕地球运动，的圆周轨道绕地球运动，其周期为其周期为T T。如果飞船要返回地面，可在轨。如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点道上的某一点A A处，将速率降低到适当数值，处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆轨道和地球表面在动，椭圆轨道和地球表面在B B点相切，如图点相切，如图所示，如果地球半径为所示，如果地球半径为R R0 0，求飞船由，求飞船由A A点到点到B B点所需要的时间？点所需要的时间？ 2024/8/5思考与讨论 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,在近日点在近日点A，行星所受太阳的引力比它转动所需要的，行星所受太阳的引力比它转动所需要的向心力大还是小？远日点向心力大还是小？远日点B呢？呢？AB同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
