遼寧省沈陽(yáng)市二十一中高中物理 太陽(yáng)與行星間的引力導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修

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1、 遼寧省沈陽(yáng)市二十一中高中物理 太陽(yáng)與行星間的引力導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2 【使用說(shuō)明】1、認(rèn)真閱讀教材內(nèi)容，按層次完成自學(xué)部分； （☆☆為跳高題、☆為跑步題、無(wú)☆為走路題） 2、通過(guò)自學(xué)初步完成探究部分，標(biāo)好疑點(diǎn)，以備展示、討論。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、 知道行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的原因，知道太陽(yáng)與行星間存在著引力作用。 2、 知道行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源。 3、 知道太陽(yáng)與行星間引力的方向和表達(dá)式，知道牛頓定律在推導(dǎo)過(guò)程中的作用。 4、 領(lǐng)會(huì)將不易觀測(cè)的物理量轉(zhuǎn)化為易觀測(cè)的物理量的方法。 【自主學(xué)習(xí)】閱讀教材第六章第二節(jié)《太陽(yáng)與行星間的引力》內(nèi)容，完成自主學(xué)習(xí)部分。 導(dǎo)

2、入： 1、開普勒定律發(fā)現(xiàn)后，人們開始深入思考：什么原因使行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？胡克認(rèn)為，行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅颂?yáng)對(duì)它的 。 2、牛頓在前人的基礎(chǔ)上思考認(rèn)為：以任何方式改變速度（包括改變速度的 ）都需要 。這就是說(shuō)，使行星沿圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要指向圓心或焦點(diǎn)的 ，這個(gè)力就是太陽(yáng)對(duì)它的 。 于是，牛頓利用他的運(yùn)動(dòng)定律把行星的向心加速度與太陽(yáng)對(duì)它的引力聯(lián)系了起來(lái)。牛頓還認(rèn)為這種引力存在于 ，從而闡述了普遍意義的萬(wàn)有引力定律。 一、 太陽(yáng)對(duì)行星的引力 太陽(yáng)對(duì)行星的引力F跟行星到太陽(yáng)的距離r有關(guān)。根據(jù)開普勒第一、第二定律，行星繞太陽(yáng)做

3、勻速圓周運(yùn)動(dòng)。向心力由太陽(yáng)對(duì)行星的 來(lái)提供。 1、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)運(yùn)動(dòng)的向心力為 。 2、天文觀測(cè)難以直接得到行星運(yùn)動(dòng)的速度v，但是可以得到行星公轉(zhuǎn)的周期T，它們之間的關(guān)系為 。這個(gè)結(jié)果代入到向心力表達(dá)式得到 。 3、不同行星的公轉(zhuǎn)周期不同，F(xiàn)的表達(dá)式中不應(yīng)出現(xiàn)T，所以要設(shè)法消去T。把開普勒第三定律 變形為 代入上式得到 。 4、這個(gè)式子中 是常量，對(duì)任何太陽(yáng)系內(nèi)的行星都是相同的。因而可以說(shuō)太陽(yáng)對(duì)行星的引力F與 成

4、正比，即 。 思考1：你能用文字表述這個(gè)式子的含義嗎？力F的方向是什么？受力物體是誰(shuí)？ 二、行星對(duì)太陽(yáng)的引力 思考2：從太陽(yáng)與行星間相互作用的角度看，兩者的地位是等價(jià)的。也就是說(shuō)，既然太陽(yáng)對(duì)行星有引力，行星對(duì)太陽(yáng)也有引力，這個(gè)力的受力物體是 。因此，行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小F′應(yīng)該與 成正比，與 成反比。即 。方向是 。 三、 太陽(yáng)與行星間的引力 1 / 4 綜合以上兩個(gè)比例式 ，根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)

5、系，F(xiàn)和F′應(yīng)該是 。太陽(yáng)與行星間的引力大小與 成 比，與 成 比，即 。 寫成等式 。其中G是比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星都沒有關(guān)系。 太陽(yáng)與行星間的引力方向沿著 。 【自主探究】無(wú)☆全體都做、☆B級(jí)可做、☆☆A(yù)級(jí)可做。有簡(jiǎn)單步驟，問題部分作出標(biāo)記。 1、下面關(guān)于太陽(yáng)對(duì)行星的引力的說(shuō)法正確的是（ ） 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

6、的距離成正比 C、太陽(yáng)對(duì)行星的引力由實(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 2、太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供了行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，這個(gè)向心力大小（ ） A、與行星距太陽(yáng)間的距離成正比 B、與行星距太陽(yáng)間的距離成反比 C、與行星運(yùn)動(dòng)的速率的平方成正比 D、與行星距太陽(yáng)的距離的平方成反比 5、下面關(guān)于行星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的說(shuō)法中正確的是（ ） A、離太陽(yáng)越近的行星周期越大 B、離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星周期越大 C、離太陽(yáng)越近的行星的向心加速度越大 D、離太陽(yáng)越近的行星受到太陽(yáng)的引力越大 【合作探究】小組探究，

7、統(tǒng)一答案，進(jìn)行分組展示?！顬閷W(xué)科負(fù)責(zé)人展示。 1、如何驗(yàn)證太陽(yáng)與行星間的引力規(guī)律也適用于行星和衛(wèi)星之間？（提示：此規(guī)律來(lái)源于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律） 2、太陽(yáng)的質(zhì)量為M，一個(gè)繞它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的行星的軌道半徑為r，周期是T，試用兩種方法求出行星在軌道上的向心加速度。 3、把行星運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)以后，開普勒第三定律可寫為T2＝kr3，則可推得（ ） A、行星受太陽(yáng)的引力為 B、行星受太陽(yáng)的引力都相同 C、行星受太陽(yáng)的引力 D、質(zhì)量越大的行星受太陽(yáng)的引力一定越大 4、關(guān)于太陽(yáng)與行星間的引力，下列說(shuō)法中正確的是（

8、） A、太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星對(duì)太陽(yáng)的引力是一對(duì)平衡力 B、太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星對(duì)太陽(yáng)的引力是作用力與反作用力的關(guān)系 C、太陽(yáng)與行星間的引力大小與太陽(yáng)的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的平方成反比 D、以上說(shuō)法均不對(duì) ☆5、兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑分別為，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、1 B、 C、 D、 ☆☆6、宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的近似圓形的軌道上，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，那么宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是多少年？若已知地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的速度時(shí)30km/s，則該宇宙飛船繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)

9、速度是多少？ 【課堂檢測(cè)】此部分不可提前完成，不可討論完成。 1、哈雷彗星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是比較扁的橢圓，下面說(shuō)法中正確的是（ ） A、彗星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)速率 B、彗星在近日點(diǎn)的向心加速度大于它在遠(yuǎn)日點(diǎn)的向心加速度 C、若彗星的周期為75年，則它的半長(zhǎng)軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的75倍 D、彗星在近日點(diǎn)的角速度大于它在遠(yuǎn)日點(diǎn)的角速度 2、下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.行星繞太陽(yáng)的橢圓軌道可以近似地看作圓形軌道，其向心力來(lái)源于太陽(yáng)對(duì)行星的引力 B.太陽(yáng)對(duì)行星的引力大于行星對(duì)太陽(yáng)的引力，所以行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)而不是太陽(yáng)繞行星運(yùn)轉(zhuǎn)

10、 C.太陽(yáng)對(duì)行星的引力等于行星對(duì)太陽(yáng)的引力，其方向一定在兩者的連線上 D.所有行星與太陽(yáng)間的引力都相等 3、如果認(rèn)為行星圍繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么下列說(shuō)法中正確的是（ ） A. 行星受到太陽(yáng)的引力，提供行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 B. 行星受到太陽(yáng)的引力，但行星運(yùn)動(dòng)不需要向心力 C. 行星同時(shí)受到太陽(yáng)的引力和向心力的作用 D. 行星受到太陽(yáng)的引力與它運(yùn)行的向心力可能不等 E. 4、如果要驗(yàn)證太陽(yáng)與行星之間引力的規(guī)律是否適用于行星與它的衛(wèi)星，需要觀測(cè)衛(wèi)星的( ) A.質(zhì)量 B.運(yùn)動(dòng)周期 C.軌道半徑 D.半徑 5、兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為m1和m2,繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑分別為r1和r2,求： （1）它們與太陽(yáng)間的引力之比； （2）它們的公轉(zhuǎn)周期之比。 【課后小結(jié)】 希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！