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1、开普勒三定律开普勒三定律回回顾顾复复习习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，太阳在这圆轨道上围绕太阳运动，太阳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连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ba行星为什
2、么行星为什么绕太阳如此绕太阳如此和谐而又有和谐而又有规律地做椭规律地做椭圆运动？圆运动？ 第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天回顾历史：回顾历史：关于行星绕太阳运动的原因关于行星绕太阳运动的原因 哪些科学家提出了自己的哪些科学家提出了自己的解释？解释？伽利略伽利略行星的运动是受到了来自太行星的运动是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行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距故，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在行星的周围有旋转的物质( (以太以太) )作作
3、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。开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克哈雷胡克哈雷一切物体都有合并的趋势。一切物体都有合并的趋势。科科学学足足迹迹胡克、哈雷等胡克、哈雷等: :行星行星受到了太阳对它的引力，证受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的平方成反比。小跟行星到太阳的距离的平方成反比。 太阳引力太阳引力FF胡克胡克哈雷哈雷我们再来认识一位伟大的科学家 牛顿牛顿(16431727)是英国著名的物理学家、数学是英国著名的物理学家、数学家和天文学家，是十七世纪最伟大的科学巨匠。牛家
4、和天文学家，是十七世纪最伟大的科学巨匠。牛顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。牛顿在物理学上最主要的成就是和天文学等领域。牛顿在物理学上最主要的成就是创立了经典力学的基本体系，创立了经典力学的基本体系， 对光学，牛顿致力于对光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了了“流数法流数法”，建立了二项式定理，创立了微积分。，建立了二项式定理，创立了微积分。在天文学方面，牛顿发现了万有
5、引力定律，创制了在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，并且用它观察到了行星运动的规律。反射望远镜，并且用它观察到了行星运动的规律。牛 顿科科学学足足迹迹牛顿牛顿 (1643(16431727)1727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 牛顿在前人研究的牛顿在前人研究的基础上，并凭借其超凡基础上，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发念，深入研究，最终发现了现了万有引力定律万有引力定律。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，那如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。是因为我
6、站在巨人的肩膀上。 今天，我们将共同追寻牛顿的今天，我们将共同追寻牛顿的足迹，用自己的手和大脑，重足迹，用自己的手和大脑，重新新“发现发现”万有引力定律！万有引力定律！建建立立模模型型问题问题1：行星的实际运动是椭圆行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那规律，那么么应该怎么办？能不能应该怎么办？能不能把它简化成我们了解运动呢？把它简化成我们了解运动呢？太阳太阳行星行星a行行 星星轨道半长轴轨道半长轴a(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
7、.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天王星天王星2882.32882.32879.12879.1海王星海王星4523.94523.94523.84523.8八大行星轨道数据表建建立立模模型型问题问题1：行星的实际运动是椭圆行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能不能把它简律，那应该怎么办？能不能把它简化成我们了解运动呢？化成我们了解运动呢？太阳太
8、阳行星行星a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太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕周运动。那么行星绕太阳运动可以看成匀太阳运动可以看成匀速圆周运动还是变速速圆周运动还是变速圆周运动？圆周运动？简简化化问题问题3 ：行星绕太阳行星绕太阳做匀速圆周运动也需做匀速圆周运动也需要向心力，那要向心力，那么么什么什么力来提供向心力？力来提供向心力？ 这这个力的方向怎么样？个力的方向怎么样？建建立立模模型型问题问题4：太阳对行太阳对行星的引力星的引力提供向心提供向心力，那力，那么么这个力大这个力大小有什么小有什么样的定量样的定量关系？
9、关系？F太阳太阳行星行星行星行星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容易观测容易观测吗？怎么办？吗？怎么办？消去消去T讨论讨论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请用中文描述请用中文描述这个关系式！这个关系式！太阳太阳对对行星行星的引力跟行的引力跟行星的质量成正比，星的质量成正比，与行与行星、太阳之间距离的平星、太阳之间距离的平方成反比方成反比.F行行星星太太阳阳F既然太阳对行星有既然太阳对行星有引力，那么行星对引力，那么行星对太阳是否有引力？太阳是否有引力？它又有什么
10、样它又有什么样的的定定量关系呢？量关系呢？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类类比比法法牛牛 顿顿第第三三定定律律行星对太阳的引力行星对太阳的引力F跟跟太阳的质量成正比，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反比二次方成反比.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.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类类比比法法牛牛顿顿第第三三定定律律 F 和和F 是一对作用力和是一对作用力和反作用力，那
11、么可以进一反作用力，那么可以进一步得出步得出太阳与行星间的引太阳与行星间的引力力F大小跟太阳质量大小跟太阳质量M、行、行星质量星质量m的的什么什么关系？与两关系？与两式有什么关系？式有什么关系？牛顿第牛顿第三定律三定律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：沿着太阳方向：沿着太阳与行星间的连线与行星间的连线 。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 关于行星对太阳的引力的说法中正确关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（的是（ ） A.行星对太阳的引力与太阳对行
12、星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引力是同一性质的力 B.行星太阳间的引力与太阳的质量成行星太阳间的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的质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量成正比，与行星距太阳的距离成反比随堂练习 A 我们知道牛顿运动定律解决两大基本问题：已知运动情况探究受力情况和已知受力情况探究运动情况。今天我们的探究属于哪一种情况？平抛运动有属于哪一种情况呢？思考与讨论课后协作与研究 行星的实际运动为椭圆,那么,在近日点A，行星所受太阳的引力比它所需要的向心力大还是小？远日点B呢？AB作业作业问题与练习 1、2栏目“说一说”思考与讨论谢谢各位光临指导！谢谢各位光临指导！再见！再见！
