6.2太阳与行星间的引力.ppt

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1、第七章万有引力与航天2太阳与行星间的引力行星的运动开普勒三定律知识回顾开普勒第一定律——轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上;开普勒第二定律——面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积;开普勒第三定律——周期定律所有行星的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.太阳行星b=vak值只与中心天体有关，与环绕天体无关运动学规律:速度V大小不变，方向变化加速度an大小不变，方向变化动力学规律:F合=Fn=manFn大小不变，方向变化

2、匀速圆周运动什么原因使行星绕太阳的运动呢？伽利略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。开普勒笛卡尔胡克一切物体都有合并的趋势。科学的足迹科学的足迹牛顿(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。思考：牛顿为什么能取得成功？建立模型诱思：行星的实际运动是

3、椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？太阳行星a行星轨道半长轴a(106km)轨道半短轴b(106km)水星57.956.7金星108.2108.1地球149.6149.5火星227.9226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8八大行星轨道数据表d太阳=1.39×106km行星直径d(106km)0.00480.0120.0130.00680.1430.120.00510.0049建立模型太阳行星

4、r太阳行星a诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？为什么？简化行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提供呢？这个力的方向怎样？建立模型诱思：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样的定量关系？F太阳Ｍ行星ｍｒＶ思考：这个引力可能与哪些因素有关科学探究追寻牛顿的足迹消去v行星运行速度v容易观测？怎么办？消去T讨论关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？一、太阳对行星的引力F请用中文描述这个关系式！太阳对行星的引力跟行星（受力星体）质量成正比

5、，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行星太阳F′既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有没有引力？它有怎么样定量的关系？科学探究追寻牛顿的足迹二、行星对太阳的引力F′F行星太阳F′类比法牛三太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.科学探究追寻牛顿的足迹三、太阳与行星间的引力F类比法牛三F和F′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？牛三G为比例系数，与太阳、行星无关。方向：沿

6、着太阳与行星间的连线科学探究追寻牛顿的足迹月亮绕地球运行苹果落地地球对月球的力，地球对地面上物体的力，太阳对行星的力，是不是同一种力呢？牛顿的思考：万有引力定律的发现过程苹果与月亮受到的力可能是同一种力!可能是地球表面的重力延伸到月亮。而且都是类似太阳与行星间的引力，它们都应遵从“与距离的二次方成反比”的关系。牛顿的猜想：证明：苹果、月亮受力满足“平方反比”的关系2rMmGF=2rMGa=Fma=牛顿第二定律：一、月—地检验当时已知的一些量：地表重力加速度：g=9.8m/s2地球半径：R=6400×103m月亮周

7、期：T=27.3天≈2.36×106s月亮轨道半径：r≈60R？计算验证：计算结果：2rMGa=1、内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。(1687年)2、公式：引力常量：G=?3、条件：两个质点或两个均质球体之间的相互作用r为两质点（球心）间的距离。二、万有引力定律在1665年，具有超凡的数学能力的牛顿，根据自己独特的思维推导得出：太阳对行星的引力与距离平方成反比。但没有弄清这个引力就是提供圆周运动所需要向心力，也没有推导得出行星绕太

8、阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比。在1679年，牛顿在与胡克等人的交流中，逐渐清楚圆周运动一定需要太阳对行星的与距离平方成反比的引力，并应用微积分，推导得出了行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比的数学关系式。在1687年，发表了传世之作《自然哲学的数学原理》阅读材料著名物理学家杨振宁曾赞颂道:“如果一定要举出某个人、某一天作为近