万有引力 天体运动

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1、第六章万有引力一教学目标：1.了解两种学说——“地心说”、“日心说”。知道开普勒对行星运动的描述。2.了解万有引力定律得出的思路和过程理解万有引力定律。知道引力常量的意义和数值。3.了解万有引力定律在天文学上的重要应用，4.了解人造卫星的有关知识，知道三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度。二．课时安排：新课６课时，课堂练习、检测４课时，共１０课时。三．教学过程设计新课１.行星的运动一、行星运动的两种学说②符合宗教神学的教义（地球是宇宙的中心）。1．地心说（又叫地球中心说、地静说）⑴代表人物——古希腊的科学家和哲学家亚里斯多德、古希腊学者托勒密⑵基本理论①地球是宇宙的中心，是静

2、止不动的；②太阳、月亮及其它行星都绕地球运动。⑶特点：①符合当时人们的日常生活经验。2．日心说（又叫地动说、日静说）⑴代表人物——波兰天文学家哥白尼。⑵基本理论①宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。②地球是绕太阳旋转的普通行星，月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，并跟地球一起绕太阳运动。③天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象。(3)日心说的局限性①把太阳当作宇宙的中心，实际上太阳仅是太阳系的中心天体，而不是宇宙的中心。太阳也在以2.46×108年的周期绕银河系的中心转动。②沿用了行星在圆形轨道上做匀速圆周运动的陈

3、旧观念，实际上行星轨道是椭圆，行星的运动也不是匀速的。例题1：下列说法正确的是（）A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动；B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动；C．地球是绕太阳运动的一颗行星；D．地心说是错误的,日心说也有不足之处；CD1．开普勒第一定律——轨道定律二．开普勒行星运动定律所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。注意：由于行星的椭圆都很接近圆（如地球绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴1.495×108km，半短轴为1.4948×108km），所以中学阶段在分析和处理天体运动的问题时，可将行星的椭圆轨道作为圆来

4、处理，这是一种突出主要因素、忽略次要因素的理想化方法。理想化方法是研究物理问题常用的方法之一。2．开普勒第二定律——面积定律对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等时间内扫过相等的面积。注意：这一定律反映出同一颗行星在远日点的速率小于近日点的速率。3．开普勒第三定律——周期定律所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，即：注意：①式中k值与行星无关，只与太阳质量有关。②开普勒第三定律对所有绕地球运行的卫星也成立。例２、月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面高度约为地球半径的多少倍

5、？人造地球卫星可随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样。答案：１７／３例3、飞船沿半径为R的圆周绕地球运转，其周期为T，如图所示．如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心O为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在B点相切，已知地球半径为r，求飞船由A点运动到B点所需的时间．RrABOＯT新课２：万有引力定律一．万有引力定律的导出１.牛顿的思索：月球是绕地球做圆周运动的，地球又绕太阳做圆周运动，它们做圆周运动的向心力是由谁来提供的呢？自由释放的苹果等物体为什么总落向地面？如果地球对苹果等物体的引力与地球对月球有引力是一种力，那么这种

6、力是由什么因素决定的，是只有地球对物体有这种力呢，还是所有物体间都存在这种力呢？。答案是肯定的，这就是我们今天要研究的万有引力。２.牛顿站在开普勒等巨人肩上的发现：①如果物体间普遍存在着引力，可这种引力在生活中又难以观察到，原因是什么呢？（答：一般物体间，这种引力很小。）②要研究这种引力，只能从这种引力表现比较明显的物体——天体入手。二．万有引力定律１.万有引力定律的表述：任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟两个物体的距离的平方成反比。２.万有引力定律的表达式：3．注意事项（１）①式中G＝6.67×10－11N·m2/㎏2为一个常数，叫做

7、万有引力恒量。②对两个可视为质点的物体，此时式中r为两质点间的距离；对质量均匀的两个球体，此时式中r为两球体球心间的距离。(２)对万有引力定律的理解应注意以下三点：①普遍性：万有引力存在于任何两个有质量的物体（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：两个相互作用的引力是一对作用力和反作用力，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