高一物理《太陽(yáng)與行星間的引力》 課件（2）

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,2020/4/26,二太陽(yáng)與行星間的引力,2020/4/26,開(kāi)普勒三定律,知識(shí)回顧,開(kāi)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)是在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上;,開(kāi)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(guò)相等的面積;,開(kāi)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.,k值只與中心天體有關(guān)，與環(huán)繞天體無(wú)關(guān),2020/4/26,什么力來(lái)維持行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)呢？,2020/4/26,伽利略,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。,行星的運(yùn)動(dòng)是太陽(yáng)吸引的緣故，并且力的大小與到太陽(yáng)距離的平方成反比。,在行星的周?chē)行D(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)。,開(kāi)普勒,笛卡爾,胡克,一切物體都有合并的趨勢(shì)。,科學(xué)的足跡,2020/4/26,科學(xué)的足跡,牛頓(1643—1727)英國(guó)著名的物理學(xué)家,當(dāng)年牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，也經(jīng)過(guò)類似的思考，并憑借其超凡的數(shù)學(xué)能力和堅(jiān)定的信念，深入研究，最終發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。,牛頓在1676年給友人的信中寫(xiě)道：如果說(shuō)我看的比別人更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?2020/4/26,八大行星軌道數(shù)據(jù)表,d太陽(yáng)=1.39106km,2020/4/26,建立模型,誘思：行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是橢圓運(yùn)動(dòng)，但我們還不了解橢圓運(yùn)動(dòng)規(guī)律，那應(yīng)該怎么辦？能把它簡(jiǎn)化成什么運(yùn)動(dòng)呢？,2020/4/26,誘思：既然把行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)。那么行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)可看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)？為什么？,行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力由什么力來(lái)提供呢？這個(gè)力的方向怎樣？,建立模型,2020/4/26,建立模型,誘思：太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供向心力，那這個(gè)力大小有什么樣的定量關(guān)系？,2020/4/26,追尋牛頓的足跡,,,行星運(yùn)行速度v容易觀測(cè)嗎？怎么辦？,,,,2020/4/26,追尋牛頓的足跡,關(guān)系式中m是受力天體還是施力天體的質(zhì)量？,一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力F,太陽(yáng)對(duì)行星的引力跟行星（受力星體）質(zhì)量成正比，與行星、太陽(yáng)距離的二次方成反比.,,,,,F,行星,太陽(yáng),既然太陽(yáng)對(duì)行星有引力，那么行星對(duì)太陽(yáng)有沒(méi)有引力？它有怎么樣定量的關(guān)系？,2020/4/26,追尋牛頓的足跡,一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力F,太陽(yáng)對(duì)行星的引力跟行星（受力星體）質(zhì)量成正比，與行星、太陽(yáng)距離的二次方成反比.,,,,,F,行星,太陽(yáng),2020/4/26,追尋牛頓的足跡,一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力F,,G為比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星無(wú)關(guān)。,方向：沿著太陽(yáng)與行星間的連線,2020/4/26,在1665年，具有超凡的數(shù)學(xué)能力的牛頓，根據(jù)自己獨(dú)特的思維推導(dǎo)得出：太陽(yáng)對(duì)行星的引力與距離平方成反比。但沒(méi)有弄清這個(gè)引力就是提供圓周運(yùn)動(dòng)所需要向心力，也沒(méi)有推導(dǎo)得出行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)對(duì)行星的引力也存在距離平方成反比。在1679年，牛頓在與胡克等人的交流中，逐漸清楚圓周運(yùn)動(dòng)一定需要太陽(yáng)對(duì)行星的與距離平方成反比的引力，并應(yīng)用微積分，推導(dǎo)得出了行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)對(duì)行星的引力也存在距離平方成反比的數(shù)學(xué)關(guān)系式。在1687年，發(fā)表了傳世之作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,閱讀材料,2020/4/26,著名物理學(xué)家楊振寧曾贊頌道:“如果一定要舉出某個(gè)人、某一天作為近代科學(xué)誕生的標(biāo)志，我選牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》在1687年出版的那一天.”,閱讀材料,2020/4/26,課堂小結(jié),太陽(yáng)與行星間的引力,古人觀點(diǎn),牛頓思考,理論演算,總結(jié)規(guī)律,,,,,,,建模,,,,,理想化,類比,2020/4/26,隨堂練習(xí),1．關(guān)于太陽(yáng)對(duì)行星的引力，下面關(guān)于太陽(yáng)對(duì)行星的引力的說(shuō)法中正確的是（）A．太陽(yáng)對(duì)行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B．太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離成反比C．太陽(yáng)對(duì)行星的引力是由實(shí)驗(yàn)得出的D．太陽(yáng)對(duì)行星的引力規(guī)律是由開(kāi)普勒定律和行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)的,AD,2020/4/26,隨堂練習(xí),2．兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為m1和m2，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑分別是r1和r2，若它們只受太陽(yáng)引力的作用，那么這兩個(gè)行星的向心加速度之比為（）A.1B.C.D.,D,2020/4/26,隨堂練習(xí),3．兩顆行星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比R1∶R2=3∶1，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是()A.周期之比T1∶T2=3∶1B.線速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9,D,2020/4/26,隨堂練習(xí),4.飛船沿半徑為R的圓周軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為T(mén)。如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓軌道和地球表面在B點(diǎn)相切，如圖所示，如果地球半徑為R0，求飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所需要的時(shí)間？,2020/4/26,思考與討論,1、地球的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為橢圓,那么,在近日點(diǎn)A，行星所受太陽(yáng)的引力比它轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的向心力大還是??？遠(yuǎn)日點(diǎn)B呢？,2020/4/26,思考與討論,2、請(qǐng)你運(yùn)用已有知識(shí)，分析開(kāi)普勒第二定律所描述的，地球在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)A、B兩個(gè)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)快慢變化的原因。,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,