高中物理 6.2《太陽(yáng)與行星間的引力》課件 新人教版必修2.ppt

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第六章萬(wàn)有引力定律 第2節(jié) 太陽(yáng)與行星間的引力 1 知道行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心力是太陽(yáng)的引力 2 理解并會(huì)推導(dǎo)太陽(yáng)與行星間的引力大小的公式 3 知道物體間引力的公式 4 了解行星和太陽(yáng)間引力公式的建立和發(fā)展過程 導(dǎo)入新課 教材通過人們對(duì)行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)或者橢圓運(yùn)動(dòng)所需要的向心力的來(lái)源展開思考 由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)引導(dǎo)學(xué)生猜想太陽(yáng)和行星之間的存在引力的作用 為了簡(jiǎn)化問題并將行星的運(yùn)動(dòng)按圓來(lái)處理 然后根據(jù)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式 牛頓第二定律和開普勒定律進(jìn)行推理得到太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星的質(zhì)量成正比 與行星間距離的平方成反比 在根據(jù)牛頓第三定律得到反作用力 教師引導(dǎo)學(xué)生自主應(yīng)用原來(lái)學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo) 并要求學(xué)生說(shuō)出每一步驟推導(dǎo)的依據(jù) 教師只要在難點(diǎn)上適當(dāng)點(diǎn)撥即可 最后 讓學(xué)生及時(shí)訓(xùn)練 反饋教學(xué)效果 開普勒三定律 開普勒第一定律 軌道定律 所有行星都分別在大小不同的橢圓軌道上圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) 太陽(yáng)在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 開普勒第二定律 面積定律 對(duì)每個(gè)行星來(lái)說(shuō) 太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間掃過相等的面積 開普勒第三定律 周期定律 所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 我們的太陽(yáng)系 回顧歷史 關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的原因 哪些科學(xué)家提出了自己的解釋 笛卡爾 伽利略 開普勒 科學(xué)的足跡 一切物體都有合并的趨勢(shì) 行星的運(yùn)動(dòng)是受到了來(lái)自太陽(yáng)的類似于磁力的作用 與距離成反比 在行星的周圍有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì) 以太 作用在行星上 使得行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) 胡克 哈雷等人認(rèn)為行星受到了太陽(yáng)對(duì)它的引力 甚至證明了如果行星的軌道是圓形的 其所受的引力大小跟行星到太陽(yáng)的距離的平方成反比 胡克 哈雷 科學(xué)的足跡 太陽(yáng)引力 科學(xué)的足跡 如果太陽(yáng)和行星間的引力與距離的二次方成反比 則行星的軌跡是橢圓 并且闡述了普遍意義下的萬(wàn)有引力定律 一 太陽(yáng)對(duì)行星的引力 追尋牛頓的足跡 設(shè)行星的質(zhì)量為m 速度為v 行星到太陽(yáng)的距離為r 則行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由太陽(yáng)對(duì)行星的引力來(lái)提供 天文觀測(cè)難以直接得到行星的速度v 但可以得到行星的公轉(zhuǎn)周期T 代入得 追尋牛頓的足跡 根據(jù)開普勒第三定律 所以 太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力 與行星的質(zhì)量成正比 與行星和太陽(yáng)間的距離的二次方成反比 追尋牛頓的足跡 太陽(yáng)對(duì)行星的引力 即 根據(jù)牛頓第三定律 行星對(duì)太陽(yáng)引力F 應(yīng)滿足 二 行星對(duì)太陽(yáng)的引力 追尋牛頓的足跡 則太陽(yáng)與行星間的引力大小為 G比例系數(shù) 與太陽(yáng) 行星的質(zhì)量無(wú)關(guān) 三 太陽(yáng)與行星間的引力 方向 沿著太陽(yáng)和行星的連線 追尋牛頓的足跡 例1 火星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng) 火星與太陽(yáng)間的引力提供火星運(yùn)動(dòng)的向心力 已知火星運(yùn)行的軌道半徑為r 運(yùn)行的周期為T 引力常量為G 試寫出太陽(yáng)質(zhì)量M的表達(dá)式 解 火星與太陽(yáng)間的引力表達(dá)式為 由線速度與周期的關(guān)系 設(shè)火星運(yùn)動(dòng)的線速度為v 則 得太陽(yáng)質(zhì)量 例2 兩大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起 它們之間的萬(wàn)有引力為F 若兩個(gè)半徑是小鐵球2倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起 則它們之間的萬(wàn)有引力為 A F 4B 4FC F 16D 16F D 例3 一個(gè)質(zhì)量均勻分布的球體 半徑為2r 在其內(nèi)部挖去一個(gè)半徑為r的球形空穴 其表面與球面相切 如圖所示 已知挖去小球的質(zhì)量為m 在球心和空穴中心連線上 距球心d 6r處有一質(zhì)量為m2的質(zhì)點(diǎn) 求剩余部分對(duì)m2的萬(wàn)有引力 例4 設(shè)想有一宇航員在某行星的極地上著陸時(shí) 發(fā)現(xiàn)物體在當(dāng)?shù)氐闹亓κ峭晃矬w在地球上重力的0 01倍 而該行星一晝夜的時(shí)間與地球相同 物體在它赤道上時(shí)恰好完全失重 若存在這樣的星球 它的半徑R應(yīng)多大 解 設(shè)行星的半徑為R 在赤道上質(zhì)量為m的物體隨星體自轉(zhuǎn) 物體受力如圖所示 根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律得 例5 宇航員在地球表面以一定初速度豎直上拋一物體 經(jīng)過時(shí)間t物體落回原處 若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一物體 需經(jīng)過時(shí)間5t物體落回原處 取地球表面重力加速度g 10m s2 空氣阻力不計(jì) 1 求該星球表面附近的重力加速度g 的大小 2 已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星 R地 1 4 求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星 M地 1 2m s2 2 1 80 1 太陽(yáng)對(duì)行星的引力 2 行星對(duì)太陽(yáng)的引力 3 太陽(yáng)與行星間的引力 G是比例系數(shù) 與行星 太陽(yáng)均無(wú)關(guān)引力的方向沿太陽(yáng)和行星的連線 1 如圖所示兩球間的距離為r 兩球的質(zhì)量分布均勻 大小分別為m1 m2 半徑分別為r1 r2 則兩球間的萬(wàn)有引力大小為 D 2 設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放在地球的中心 地球質(zhì)量為M 半徑為R 則物體與地球間的萬(wàn)有引力是 A 零B 無(wú)窮大C D 無(wú)法確定 A 3 假如地球自轉(zhuǎn)速度增大 下列說(shuō)法正確的是 A 放在赤道地面上物體的萬(wàn)有引力不變B 放在兩極地面上的物體的重力不變C 放在赤道地面上物體的重力減小D 放在兩極地面上物體的重力增加 ABC 4 如圖所示 一火箭以a g 2的加速度豎直升空 為了監(jiān)測(cè)火箭到達(dá)的高度 可以觀察火箭上搭載物視重的變化 如果火箭上搭載的一只小狗的質(zhì)量為m 1 6kg 當(dāng)檢測(cè)儀器顯示小狗的視重為F 9N時(shí) 火箭距離地面的高度是地球半徑的多少倍 g取10m s2 3倍