人教版（2003）高中物理必修二第六章万有引力与航天——太阳与行星间的引力

普通高中人教版新课标(物理必修2第六章万有引力与航天)第二节太阳与行星间的引力 钱学森中国载人航天奠基人中国两弹一星功勋奖章获得者“中国航天之父”“中国导弹之父” 开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，从运动学角度描述八大行星运动的问题。 一问题提出开普勒发现行星运动规律后，人们开始更深入地思考：为什么行星围绕太阳运动？是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？ 太阳与行星之间没有链子以及绳子之类的东西，那么，是什么原因使行星绕太阳进行着完美和谐的运动呢？实例：在运动会的链球比赛中，要有一条链子的作用才能使球旋转起来。 二猜测与假设请大家结合实例猜测一下是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？ 伽利略一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。追寻科学足迹开普勒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。笛卡尔在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 胡克追寻科学足迹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。牛顿太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。 然而，只有牛顿才给出了正确的解释-------牛顿在前人的基础上，证明了太阳和行星的引力与距离的二次方成反比，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。这一节和下一节，我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。 太阳行星r太阳行星a简化追寻牛顿足迹简化模型 F太阳Ｍ行星ｍｒＶ追寻牛顿足迹建立模型 探究(一)太阳对行星的引力太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。请大家回顾：向心力大小与那些因素有关?向心力大小的计算公式有哪些?追寻牛顿足迹三演绎与推理 探究(一)太阳对行星的引力请大家按投影要求完成下列思考（先独立思考，后交流探讨）思考1：如果设行星的质量为m，速度为v，运行周期为T，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可以怎样表示？思考2：在天文观测中我们应该用哪个方程来探究向心力比较容易呢？追寻牛顿足迹 思考3：能不能根据得到的结论？思考4：要寻找F跟r的关系，那么表达式中就不应该出现周期T，所以要设法消去上式中的T，应该怎么消呢？追寻牛顿足迹探究(一)太阳对行星的引力思考5：表达式的物理意义是什么？ 思路点拨：刚才我们选择行星为研究对象，下面我们不妨尝试以太阳为研究对象，看看行星对太阳的引力有什么特征？ 探究（二）行星对太阳的引力请大家按投影要求完成下列思考（先独立思考，后交流探讨）思考6：太阳对行星的引力和行星对太阳的引力有什么关系？思考7：那么行星对太阳的引力又可以表示成什么呢？思考8：表达式的物理意义是什么？ 探究(三)太阳与行星间的引力式中，G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间的引力方向沿着二者的连线。四得出结论 我们沿着牛顿的足迹，一直是在已有的观测结果（开普勒行星运动定律）和理论引导（牛顿运动定律）下进行推测和分析的，我们用自己的手和脑，找到了太阳和行星间的引力公式。 说一说太阳与行星之间引力的规律是否适用于行星与它的卫星?如果要验证太阳与行星之间引力的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？要求：先独立思考，后交流探讨。 下面关于行星对太阳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．行星对太阳的引力只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．太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力学以致用 地球绕太阳公转的周期和半径分别为T和R，月球绕地球公转的周期和半径分别为t和r．试求太阳质量和地球质量的比值．学以致用 1、太阳对行星的引力：2、行星对太阳的引力：3、太阳与行星间的引力：（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课堂小结