6.2 太阳和行星间的引力 （共36张PPT）
文档属性
| 名称 | 6.2 太阳和行星间的引力 （共36张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-08 18:59:30 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
第二节 太阳与行星间的引力
多数人：
一、行星为什么这样运动?
行星作圆周运动是无需动因的.
不等落花，不等秋月，这个秋天，我只负责煮上一壶清清淡淡的茶水，等一个人，从山山水水的辽阔里走来。 风只在深山打了一个转儿，秋天就深了。落下来的阳光，漂泊的云，满地的枯叶，就都有了秋天的味道。煮上一壶茶，沿着秋天一路走来的痕迹，写一首清寂的小诗。可谁都知道，这样的诗心，除了茶香，除了秋天，独独缺了最特别的一味。 听茶友谈普洱，他说：生茶是一匹野性难驯的烈马，坐在它背上会是一路跌宕起伏的冒险。它张扬着，骄傲着，你无法预料下一秒等待你的是惊喜还是失望。正因如此，人们总是对它充满期待。熟茶呢？熟茶只能是一头饲养温顺的驴子，它会优哉游哉，像个老伙计似的安心、温暖而亲切。 而我，则爱上了熟茶，因为肠胃不好，因为它的妥帖、温柔。你可以在疯狂刺激的游戏里冲杀几百回，穿上漂亮的高跟鞋高傲得像一个公主，但是最终，你都必须要回到现实，卸下高傲的姿态，以一种更安全稳妥的方式生活。 我说买茶壶，他便去茶叶市场找，回来便带回了一些熟普，桂花香的、玫瑰香的、茉莉香的。每个午后，阳光照进屋子的时候，我就去烧水，备上茶叶。我喜欢看茶水相逢的那一刻，茶叶因为水的滋养舒展了筋骨，水因为茶的色泽变得明亮美丽。都
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动.
伽利略
(1564-1642)
行星为什么这样运动?
行星绕太阳运动一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用.
行星为什么这样运动?
开普勒
(1571-1630)
行星运动是因为行星的周围有旋转的物质以太作用在行星上.
行星为什么这样运动?
笛卡儿
(1596-1650)
行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，提出如果行星的轨道是圆形的，它所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比但没法证明在椭圆轨道规律也成立。
行星为什么这样运动?
胡克等人
(1652-1746)
牛顿
(1643-1727)
以任何方式改变速度（包括方向）都需要力.因此,使行星沿圆或椭圆运动,需要指向圆心或椭圆焦点的力,这个力应该是太阳对它的引力
思考：哪种观点你认为肯定错误？
（1）圆周运动是完美的，无需什么动因。
（2）伽利略认为：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体作圆周运动。
（3）开普勒认为：行星一定是受到了来自太阳的类似磁力的作用。
（4）笛卡尔：行星的运动是因为在行星周围有旋转的物质以太作用在行星上。
（5）牛顿、胡克、哈雷认为：行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力的作用。
二、太阳对行星的引力
（1）猜想：太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关，许多经验使人很容易想到这一点。那么F与r的定量关系是什么？
（2）简化模型：行星轨道按照“圆”来处理；
问题1.根据开普勒行星运动第一、第二定律,在行星轨道为圆的简化模型下,行星做何种运动?
问题2.做匀速圆周运动的物体必定得有力提供向心力,行星的运动是由什么力提供的向心力?
问题3.向心力公式有多个,如： 我们选择哪个公式推导出太阳对行星的引力?
问题4.不同行星的公转周期T是不同的,F跟r关系式中不应出现周期T,我们可运用什么知识把T消去?
mω2r,
三、行星对太阳的引力
问题探究
问题1.牛顿第三定律的内容是什么?
问题2.根据牛顿第三定律,行星对太阳的引力
满足什么样的关系?
三、太阳与行星间的引力
合作探究
内容：
1.利用太阳对行星的作用力和行星对太阳的
作用力的关系,猜想太阳与行星间作用力与
M、m、r的关系.
2.写出太阳与行星间引力的表达式.
G是一个常量，对任何行星都是相同的．
三、太阳与行星间的引力：
至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。
1、下列关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（ ）
A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力
B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关
C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
D.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
随堂练习
A
2、两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（ ）
A．1 B. C. D.
D
3．下面关于行星绕太阳旋转的说法中正确的是（ ）
A.离太阳越近的行星周期越大
B.离太阳越远的行星周期越大
C.离太阳越近的行星的向心加速度越大
D.离太阳越近的行星受到太阳的引力越大
BC
4．一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，这些小行星具有（ ）
A.相同的速率
B.相同的加速度
C.相同的运转周期
D.相同的角速度
ABCD
5、最近，科学家在望远镜中看到太阳系
外某一恒星有一行星，并测得它围绕该
恒星运动一周所用的时间为1 200年，它
与该恒星的距离为地球到太阳距离的100
倍.假定该行星绕恒星运行的轨道和地球
绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以
上两个数据可以求出的量有（ ）
A.恒星质量与太阳质量之比
B.恒星密度与太阳密度之比
C.行星质量与地球质量之比
D.行星运行速度与地球公转速度之比
AD
地球对苹果的引力
地球对月球的引力
？
问题：
牛顿是怎样把天体间的引力与地球对地面附近物体的引力统一起来证明它们遵循相同的规律进而得到万有引力的？
著名的月地检验
四、万有引力定律
1、定律表述：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.
2、适用条件：
⑴万有引力只适用于质点间引力大小的计算，当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可看成质点，直接使用万有引力计算。
⑵当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可由公式直接计算，但式中的r是两球心间的距离。
⑶当研究物体不能看成质点时，可把物体假想分割成无数个质点，求出一个物体上每个质点与另一物体上每一个质点的万有引力然后求合力。
(1)引力常量适用于任何两个物体
(2)意义：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。
3、G: 引力常量 6.67×10-11N·m2/kg2
计算
两个质量各为100kg的人，相距1m时，估算他们之间相互的引力多大？
6.67 ×10-7N
五、引力常量的测量
1.1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功.
2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功.
3.直到1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量．
G值的测量：卡文迪许扭秤实验
1.卡文迪许扭称的测量方法
扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映．从而确定物体间的万有引力．
问题3
分析扭秤实验装置测量G的原理和实验装置设计的巧妙之处 ？
2.测定引力常量的重要意义
1．证明了万有引力的存在．
2．“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）．
3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等．如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量．
3、万有引力定律的进一步理解
1．普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一．
2．相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律．
3．宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义．在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计．
例题：
已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力恒量为G，用以上各量表示，地球质量M为多少？
问题2
1.月球绕地球做圆周运动的加速度
是多少？
问题2
2.如果两力都遵循相同规律，请根据牛顿第二定律写出它们加速度表达式，加速度之比应是多大？
第二节 太阳与行星间的引力
多数人：
一、行星为什么这样运动?
行星作圆周运动是无需动因的.
不等落花，不等秋月，这个秋天，我只负责煮上一壶清清淡淡的茶水，等一个人，从山山水水的辽阔里走来。 风只在深山打了一个转儿，秋天就深了。落下来的阳光，漂泊的云，满地的枯叶，就都有了秋天的味道。煮上一壶茶，沿着秋天一路走来的痕迹，写一首清寂的小诗。可谁都知道，这样的诗心，除了茶香，除了秋天，独独缺了最特别的一味。 听茶友谈普洱，他说：生茶是一匹野性难驯的烈马，坐在它背上会是一路跌宕起伏的冒险。它张扬着，骄傲着，你无法预料下一秒等待你的是惊喜还是失望。正因如此，人们总是对它充满期待。熟茶呢？熟茶只能是一头饲养温顺的驴子，它会优哉游哉，像个老伙计似的安心、温暖而亲切。 而我，则爱上了熟茶，因为肠胃不好，因为它的妥帖、温柔。你可以在疯狂刺激的游戏里冲杀几百回，穿上漂亮的高跟鞋高傲得像一个公主，但是最终，你都必须要回到现实，卸下高傲的姿态，以一种更安全稳妥的方式生活。 我说买茶壶，他便去茶叶市场找，回来便带回了一些熟普，桂花香的、玫瑰香的、茉莉香的。每个午后，阳光照进屋子的时候，我就去烧水，备上茶叶。我喜欢看茶水相逢的那一刻，茶叶因为水的滋养舒展了筋骨，水因为茶的色泽变得明亮美丽。都
一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动.
伽利略
(1564-1642)
行星为什么这样运动?
行星绕太阳运动一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用.
行星为什么这样运动?
开普勒
(1571-1630)
行星运动是因为行星的周围有旋转的物质以太作用在行星上.
行星为什么这样运动?
笛卡儿
(1596-1650)
行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，提出如果行星的轨道是圆形的，它所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比但没法证明在椭圆轨道规律也成立。
行星为什么这样运动?
胡克等人
(1652-1746)
牛顿
(1643-1727)
以任何方式改变速度（包括方向）都需要力.因此,使行星沿圆或椭圆运动,需要指向圆心或椭圆焦点的力,这个力应该是太阳对它的引力
思考：哪种观点你认为肯定错误？
（1）圆周运动是完美的，无需什么动因。
（2）伽利略认为：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体作圆周运动。
（3）开普勒认为：行星一定是受到了来自太阳的类似磁力的作用。
（4）笛卡尔：行星的运动是因为在行星周围有旋转的物质以太作用在行星上。
（5）牛顿、胡克、哈雷认为：行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力的作用。
二、太阳对行星的引力
（1）猜想：太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关，许多经验使人很容易想到这一点。那么F与r的定量关系是什么？
（2）简化模型：行星轨道按照“圆”来处理；
问题1.根据开普勒行星运动第一、第二定律,在行星轨道为圆的简化模型下,行星做何种运动?
问题2.做匀速圆周运动的物体必定得有力提供向心力,行星的运动是由什么力提供的向心力?
问题3.向心力公式有多个,如： 我们选择哪个公式推导出太阳对行星的引力?
问题4.不同行星的公转周期T是不同的,F跟r关系式中不应出现周期T,我们可运用什么知识把T消去?
mω2r,
三、行星对太阳的引力
问题探究
问题1.牛顿第三定律的内容是什么?
问题2.根据牛顿第三定律,行星对太阳的引力
满足什么样的关系?
三、太阳与行星间的引力
合作探究
内容：
1.利用太阳对行星的作用力和行星对太阳的
作用力的关系,猜想太阳与行星间作用力与
M、m、r的关系.
2.写出太阳与行星间引力的表达式.
G是一个常量，对任何行星都是相同的．
三、太阳与行星间的引力：
至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。
1、下列关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（ ）
A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力
B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关
C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
D.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
随堂练习
A
2、两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（ ）
A．1 B. C. D.
D
3．下面关于行星绕太阳旋转的说法中正确的是（ ）
A.离太阳越近的行星周期越大
B.离太阳越远的行星周期越大
C.离太阳越近的行星的向心加速度越大
D.离太阳越近的行星受到太阳的引力越大
BC
4．一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，这些小行星具有（ ）
A.相同的速率
B.相同的加速度
C.相同的运转周期
D.相同的角速度
ABCD
5、最近，科学家在望远镜中看到太阳系
外某一恒星有一行星，并测得它围绕该
恒星运动一周所用的时间为1 200年，它
与该恒星的距离为地球到太阳距离的100
倍.假定该行星绕恒星运行的轨道和地球
绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以
上两个数据可以求出的量有（ ）
A.恒星质量与太阳质量之比
B.恒星密度与太阳密度之比
C.行星质量与地球质量之比
D.行星运行速度与地球公转速度之比
AD
地球对苹果的引力
地球对月球的引力
？
问题：
牛顿是怎样把天体间的引力与地球对地面附近物体的引力统一起来证明它们遵循相同的规律进而得到万有引力的？
著名的月地检验
四、万有引力定律
1、定律表述：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.
2、适用条件：
⑴万有引力只适用于质点间引力大小的计算，当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可看成质点，直接使用万有引力计算。
⑵当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可由公式直接计算，但式中的r是两球心间的距离。
⑶当研究物体不能看成质点时，可把物体假想分割成无数个质点，求出一个物体上每个质点与另一物体上每一个质点的万有引力然后求合力。
(1)引力常量适用于任何两个物体
(2)意义：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。
3、G: 引力常量 6.67×10-11N·m2/kg2
计算
两个质量各为100kg的人，相距1m时，估算他们之间相互的引力多大？
6.67 ×10-7N
五、引力常量的测量
1.1686年牛顿发现万有引力定律后，曾经设想过几种测定引力常量的方法，却没有成功.
2.其间又有科学家进行引力常量的测量也没有成功.
3.直到1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量．
G值的测量：卡文迪许扭秤实验
1.卡文迪许扭称的测量方法
扭秤实验的物理思想和科学方法：扭秤装置把微小力转变成力矩来反映，扭转角度又通过光标的移动来反映．从而确定物体间的万有引力．
问题3
分析扭秤实验装置测量G的原理和实验装置设计的巧妙之处 ？
2.测定引力常量的重要意义
1．证明了万有引力的存在．
2．“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）．
3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等．如根据地球表面的重力加速度可以测定地球的质量．
3、万有引力定律的进一步理解
1．普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一．
2．相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律．
3．宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义．在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计．
例题：
已知地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力恒量为G，用以上各量表示，地球质量M为多少？
问题2
1.月球绕地球做圆周运动的加速度
是多少？
问题2
2.如果两力都遵循相同规律，请根据牛顿第二定律写出它们加速度表达式，加速度之比应是多大？