新人教版物理必修二6.2--太阳与行星间的引力(30张PPT)

(共30张PPT)
太阳与行星间的引力
注意：k值与中心天体有关，而与环绕天体无关。
回顾：
开普勒行星运动定律
即：
思考：是什么原因使行星绕太阳运动呢？
猜想的逻辑顺序：

曲线运动—变速运动—加速度—合外力—引力
行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 ，与距离成反比。
行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。
一切物体都有合并的趋势。
科学足迹
科学足迹
牛顿 (1643—1727)
英国著名的物理学家
当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似同学这样的思考，并凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深入研究，最终发现了万有引力定律。
牛顿在1676年给友人的信中写道：
如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。
猜想：引力大小跟什么有关？
追寻牛顿的足迹
讨论验证思路：

由运动情况----加速度----受力情况
一、太阳对行星的引力
1、设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为多少？
代入
由
2、天文观测难以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公转周期T
得到：
3、根据开普勒第三定律：
即
得
代入
4、太阳对行星的引力 :
即:
这表明：太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。
二、行星对太阳的引力
根据牛顿第三定律，行星对太阳引力F＇应满足
2
r
M
F＇
?
三、太阳与行星间的引力
合二为一：
注：G是比例系数，与太阳、行星的质量无关
写成等式就是：
方向：沿着太阳和行星的连线
此既为太阳与行星间的引力大小
行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律呢？

请同学们计算月球的向心加速度，证明结果是否正确。
如果我们已知地球质量为6.0×1024kg.地球半径为6.4×106m，地球到月球距离是地球半径的60倍，请同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？
四、万有引力定律
1、内容：
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，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、表达式：
其中G是一个引力常量。
（1）单位：N m2/kg2
（2）标准值：G=6.67259 x10-11N m2/kg2
常用值：G=6.67 x10-11 N m2/kg2
（3） 注意：与重力的符号区别开来
对于距离的确定大致可以分为两种情况：
a.若可以看做质点,则为两质点间距.
b.对于不能视为质点,而质量分布均匀的球体,应是两球心间距.
例题1如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（ ）
A、
B、
C、
D、
答案：D
◆ 我们人与人之间也一样存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？
假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们之间的相互作用的万有引力多大？
F=Gm1m2/r2 =6.67×10-11×60×60/12 =2.4×10-7(N)
2.4×10-7N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。
◆ 那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？
已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为m=5.8×1025kg，日地之间的距离为R=1.5×1011km
F=GMm/R2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024/(1.5×1011)2
=3.5×1022(N)
3.5×1022N非常大，能够拉断直径为90km的钢柱。
而太阳对质量为50kg的人，引力很小，不到0.3N。当然我们感受不到太阳的引力。
五、引力常量的测量——扭秤实验
（1）实验原理： 科学方法——放大法
卡文迪许
卡文迪许实验室
（２）实验数据
G值为6.67×10-11 Nm2/kg2
（３）卡文迪许扭称实验的意义
①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代；
②开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；
1、判断题：
A.行星绕太阳的椭圆轨道可以近似的看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力 （ ）
B.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力，所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行星运转（ ）
练一练：
对
错
2.关于地球和太阳，下列说法正确
的是（ ? ） A.地球对太阳的引力比太阳对地球的引力小； B.地球绕太阳运转的向心力来源于太阳对地球的引力； C.太阳对地球的作用力有引力和向心力； D.在地球对太阳的引力作用下，太阳绕地球做圆周运动。
B
3.对于太阳对行星的引力表达式
下面说法正确的是（????） A．公式中G常量，与太阳和行星均无关； B．公式中G由太阳与行星间的距离，作用力和质量决定； C．M和m受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力； D．M和m受到的引力总是大小相等，方向相反，是作用力和反作用力。
AD
3、要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是( )
A.使两物体的质量各减小一半，距离不变
B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变
C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变
D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4
ABC
想一想：

如果要验证太阳与行星间的引力规律是否适用于行星与它的卫星，我们需要观测这些卫星运动的哪些数据？观测前你对这些数据的规律有什么假设？
小 结

1、太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与太阳到行星间的距离r的二次方成反比
2、行星对太阳的引力：与太阳的质量M成正比，与行星到太阳的距离r的二次方成反比
3、太阳与行星间的引力：与太阳的质量M、行星的质量m成正比，与两者距离的二次方成反比
（1） G是比例系数，与行星、太阳均无关
（2）引力的方向沿太阳和行星的连线