高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天第二節(jié)太陽(yáng)與行星間的引力課堂探究學(xué)案新人教必修.docx

第二節(jié) 太陽(yáng)與行星間的引力課堂探究探究一 太陽(yáng)與行星間引力規(guī)律的推導(dǎo)問(wèn)題導(dǎo)引行星所做的勻速圓周運(yùn)動(dòng)與我們平常生活中見(jiàn)到的勻速圓周運(yùn)動(dòng)是否符合同樣的動(dòng)力學(xué)規(guī)律？如果是，分析行星的受力情況。提示：行星與平常我們見(jiàn)到的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一樣，符合同樣的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，遵守牛頓第二定律F。行星受到太陽(yáng)的吸引力，此力提供行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力。名師精講1太陽(yáng)與行星引力規(guī)律的推導(dǎo)思想把行星繞太陽(yáng)的橢圓運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為以太陽(yáng)為圓心的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律結(jié)合開(kāi)普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間引力表達(dá)式。這樣建立理想的物理模型的目的是簡(jiǎn)化對(duì)問(wèn)題的分析過(guò)程，降低對(duì)問(wèn)題的分析難度。由于太陽(yáng)系中行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)的橢圓軌跡的兩個(gè)焦點(diǎn)靠得很近，橢圓非常接近于圓，因此在現(xiàn)階段我們將天體的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)并不違背客觀事實(shí)，而是抓住問(wèn)題的實(shí)質(zhì)而又使問(wèn)題簡(jiǎn)單化。2太陽(yáng)與行星間引力規(guī)律的推導(dǎo)【例1】 (多選)下列關(guān)于太陽(yáng)對(duì)行星的引力的說(shuō)法中，正確的是()A太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B太陽(yáng)對(duì)行星引力的大小與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離的二次方成反比C太陽(yáng)對(duì)行星的引力是由實(shí)驗(yàn)得出的D太陽(yáng)對(duì)行星的引力規(guī)律是由開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律和行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)的解析：太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，其大小是牛頓結(jié)合開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)的，它不是實(shí)驗(yàn)得出的，但可以通過(guò)天文觀測(cè)來(lái)檢驗(yàn)其正確性，故A、D正確，C錯(cuò)誤。太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間距離的二次方成反比，故B錯(cuò)誤。答案：AD題后反思 (1)行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需向心力由太陽(yáng)對(duì)行星的引力來(lái)提供。(2)太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星的質(zhì)量和行星到太陽(yáng)間的距離有關(guān)。的理解問(wèn)題導(dǎo)引發(fā)生日全食時(shí)，太陽(yáng)、月亮、地球幾乎在同一直線上，且月亮位于太陽(yáng)與地球之間，如圖所示。設(shè)月亮到太陽(yáng)的距離為l，地球到月亮的距離為d，假設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量M，地球質(zhì)量m1，月球質(zhì)量m2，則太陽(yáng)對(duì)地球的引力F1和對(duì)月亮的吸引力F2的大小之比為多少？提示：太陽(yáng)對(duì)地球的吸引力F1，太陽(yáng)對(duì)月球的吸引力F2，則。名師精講1公式表明，太陽(yáng)與行星間引力的大小，與太陽(yáng)的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比。2式中G是比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星都沒(méi)有關(guān)系。3太陽(yáng)與行星間引力的方向沿著二者的連線。4我們是在已有的觀測(cè)結(jié)果(開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律)和理論引導(dǎo)(牛頓運(yùn)動(dòng)定律)下進(jìn)行推測(cè)和分析，觀測(cè)結(jié)果僅對(duì)“行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)”成立(以后我們將把它推廣到衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng))，這還不是萬(wàn)有引力定律。警示由于天體間的距離很遠(yuǎn)，天體間的距離遠(yuǎn)大于天體本身的大小，所以在研究天體間的引力時(shí)可將天體看成質(zhì)點(diǎn)，即天體的質(zhì)量集中于球心上，那么FG中的r就是兩天體球心間的距離。特別提醒 公式FG的推導(dǎo)過(guò)程中，我們用到了兩個(gè)理想化模型。(1)由于太陽(yáng)系中行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)的橢圓軌跡的兩個(gè)焦點(diǎn)靠得很近，橢圓非常接近于圓，所以將行星的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(2)由于天體間的距離很遠(yuǎn)，研究天體間的引力時(shí)將天體看成質(zhì)點(diǎn)，即天體的質(zhì)量集中在球心上?！纠?】 兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為m1、m2，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑分別為r1、r2，若它們只受太陽(yáng)引力的作用，那么這兩個(gè)行星的向心加速度之比為()A1B.C. D.解析：設(shè)行星m1和m2的向心力分別為F1和F2，由太陽(yáng)與行星之間的引力規(guī)律可知，F(xiàn)1，F(xiàn)2，又由牛頓第二定律可得：a1，a2，所以，故D選項(xiàng)正確。答案：D題后反思 解該類問(wèn)