太陽與行星間的引力萬有引力定律

太陽與行星間的引力萬有引力定律1．知道太陽與行星間的引力是行星繞太陽運動的原因，是行星圓周運動的向心力．2．知道太陽和行星間引力的方向和表達式，知道牛頓運動定律在推導太陽和行星間引力時的作用．3．知道萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的思路和過程，知道地球上重物下落和天體運動的統(tǒng)一性．4．知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的引力，知道萬有引力定律的適用范圍．教學目標師：提問：請同學們從運動的描述角度思考：開普勒行星運動定律的物理意義是什么？兩個有質量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力，總是滿足大小相等、方向相反、作用在兩個物體上師：提問：請同學們從運動的描述角度思考：開普勒行星運動定律的物理意義是什么？由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上物體受到的引力是地球上的67×10－11N·m2/kg2)()4．知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的引力，知道萬有引力定律的適用范圍．D．太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運動定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導出來的C．太陽對行星的引力規(guī)律是由實驗得出的6．了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義，體會在科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性．[點評]注意本類題目中“地球繞太陽公轉周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．當r→0時，兩物體不能視為質點，萬有引力定律不再適用，B項錯誤；師：提問：請同學們從運動的描述角度思考：開普勒行星運動定律的物理意義是什么？地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計，但在質量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用兩個物體之間的萬有引力只與它們本身的質量和它們間的距離有關，而與所在空間的性質無關，也與周圍是否存在其他物體無關萬有引力定律的得出過程5．會用萬有引力進行簡單計算，知道公式中r的物理意義，了解引力常量G的測定在科學史上的重大意義．6．了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義，體會在科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性．教學目標【重點】探究太陽與行星間的引力與哪些因素有關．【難點】(1)探究太陽與行星間的引力與哪些因素有關．(2)幫助學生用已有知識自主探究出三種引力的大?。攸c難點本節(jié)課我們將追尋牛頓的足跡，根據(jù)開普勒行星運動定律和勻速圓周運動的向心力公式(牛頓第二定律在圓周運動中的應用)推導出太陽對行星的引力與行星的質量、行星與太陽間的距離的比例關系，再根據(jù)牛頓第三定律推出行星對太陽的引力與太陽的質量、太陽與行星間的距離的比例關系，從而進一步得到太陽與行星間的引力所遵循的規(guī)律，為重新“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律打下基礎．教學建議本節(jié)主要內容就是介紹科學家對行星運動原因的各種猜想，及運用舊知識推導太陽與行星間的引力．在介紹是什么原因使行星繞太陽運動時，教師可補充一些材料，使學生領略前輩科學家對自然奧秘不屈不撓的探索精神和對待科學研究一絲不茍的態(tài)度．在推導太陽與行星間的引力時，教師可先引導學生理清推導思路，然后放手讓學生自主推導，充分發(fā)揮學生學習的主體地位.教學建議【導入一】目前已知太陽系中有8顆大行星．它們通常被分為兩組：內層行星(水星、金星、地球、火星)和外層行星(木星、土星、天王星、海王星)，內層行星體積較小，主要由巖石和鐵組成；外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質組成．哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”那么是什么原因使行星繞太陽運動呢？伽利略、開普勒以及法國數(shù)學家笛卡兒都提出過自己的解釋．然而，只有牛頓才給出了正確的解釋……新課導入八大行星繞太陽做圓周運動，是什么原因造成的呢？我們這節(jié)課就一起來探究這個問題．【導入二】師：提問：請同學們從運動的描述角度思考：開普勒行星運動定律的物理意義是什么？生：思考、回答、交流：第一定律揭示了描述行星運動的參考系及其運動軌跡；第二定律揭示了行星在橢圓軌道上運動經(jīng)過不同位置的快慢情況，近日點附近速度大，遠日點附近速度?。坏谌山沂玖瞬煌行请m然橢圓軌道和環(huán)繞周期不同，但由于中心天體相同，所以共同遵循軌道半長軸的三次方與周期的二次方比值相同的規(guī)律．新課導入師：開普勒在1609和1619年發(fā)表了行星運動的三個定律，解決了描述行星運動的問題，但好奇的人們，面向天穹，深情地叩問：是什么力量支配著行星繞著太陽做如此和諧而有規(guī)律的運動呢？這節(jié)課我們就來認識這些問題.新課導入1．太陽對行星的引力太陽對行星的引力，與行星的質量m成________，與行星和太陽間距離的二次方成________，即F∝________．2．行星對太陽的引力行星對太陽的引力，與太陽的質量M成________，與行星和太陽間距離的二次方成________，即F′∝________．太陽與行星間的引力知識必備知識點一正比反比正比反比3．太陽與行星間的引力太陽與行星間引力的大小與太陽和行星質量的________成正比，與兩者距離的二次方成反比，即F＝___________．表達式中的G是比例系數(shù)，其大小與太陽和行星都無關．引力的方向沿二者的連線．知識必備乘積1．月—地檢驗由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上物體受到的引力是地球上的________．根據(jù)牛頓第二定律，物體在月球軌道上運動時的加速度(月球公轉的向心加速度)應該是它在地球表面附近下落時的加速度(自由落體加速度)的________．根據(jù)計算和測得的數(shù)據(jù)可以得出：地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一性質的力．萬有引力定律知識必備知識點二2．萬有引力定律(1)內容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質量m1和m2的________成正比、與它們之間距離r的________成反比．(2)表達式：__________________．3．引力常量(1)大?。篏＝_______________________．(2)測定：英國物理學家_____________在實驗室里比較準確地測出了G值．知識必備乘積二次方6.67×10－11N·m2/kg2卡文迪許[想一想]如何驗證太陽與行星間引力的規(guī)律適用于行星和衛(wèi)星之間？[要點總結]萬有引力定律的得出過程1．推導思想：把行星繞太陽的橢圓運動簡化為以太陽為圓心的勻速圓周運動，運用圓周運動規(guī)律結合開普勒第三定律、牛頓運動定律推導出太陽與行星間的引力表達式.學習互動萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程考點一學習互動學習互動學習互動[答案]AB學習互動引力常量及對萬有引力定律的理解和計算考點二引力常量在數(shù)值上等于兩個質量都是1kg的質點相距1m時的相互吸引力兩球心間的距離學習互動學習互動3．對萬有引力定律的理解四性內容普遍性萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間，宇宙間任何兩個有質量的物體之間都存在著這種相互吸引的力相互性兩個有質量的物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力，總是滿足大小相等、方向相反、作用在兩個物體上宏觀性地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計，但在質量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用獨立性兩個物體之間的萬有引力只與它們本身的質量和它們間的距離有關，而與所在空間的性質無關，也與周圍是否存在其他物體無關學習互動學習互動[答案]AD[解析]萬有引力定律適用于兩質點間的相互作用，當兩球體質量分布均勻時，可認為球體質量分布在球心計算萬有引力，故A、D項正確；當r→0時，兩物體不能視為質點，萬有引力定律不再適用，B項錯誤；大球球心周圍各部分對小球的引力合力為零，故C項錯誤．學習互動圖6－2－1學習互動[答案]BC(2)幫助學生用已有知識自主探究出三種引力的大小．地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計，但在質量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用[解析]萬有引力定律適用于兩質點間的相互作用，當兩球體質量分布均勻時，可認為球體質量分布在球心計算萬有引力，故A、D項正確；師：提問：請同學們從運動的描述角度思考：開普勒行星運動定律的物理意義是什么？生：思考、回答、交流：第一定律揭示了描述行星運動的參考系及其運動軌跡；D．太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運動定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導出來的[點評]注意本類題目中“地球繞太陽公轉周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質組成．本節(jié)課我們將追尋牛頓的足跡，根據(jù)開普勒行星運動定律和勻速圓周運動的向心力公式(牛頓第二定律在圓周運動中的應用)推導出太陽對行星的引力與行星的質量、行星與太陽間的距離的比例關系，再根據(jù)牛頓第三定律推出行星對太陽的引力與太陽的質量、太陽與行星間的距離的比例關系，從而進一步得到太陽與行星間的引力所遵循的規(guī)律，為重新“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律打下基礎．67×10－11NB．太陽對行星引力的大小與太陽的質量成正比，與行星和太陽間的距離的二次方成反比兩個物體之間的萬有引力只與它們本身的質量和它們間的距離有關，而與所在空間的性質無關，也與周圍是否存在其他物體無關(1)大小：G＝_______________________．哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質組成．學習互動重力與萬有引力的關系考點三[想一想]重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但能否說萬有引力就是重力呢？[要點總結]1．重力和緯度的關系(1)在兩極處的重力在兩極處，物體自轉需要的向心力為零，滿足mg＝________________，方向____________．指向地心外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質組成．哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”1．推導思想：把行星繞太陽的橢圓運動簡化為以太陽為圓心的勻速圓周運動，運用圓周運動規(guī)律結合開普勒第三定律、牛頓運動定律推導出太陽與行星間的引力表達式.行星對太陽的引力，與太陽的質量M成________，與行星和太陽間距離的二次方成由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上物體受到的引力是地球上的哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”探究太陽與行星間的引力與哪些因素有關．目前已知太陽系中有8顆大行星．它們通常被分為兩組：內層行星(水星、金星、地球、火星)和外層行星(木星、土星、天王星、海王星)，內層行星體積較小，主要由巖石和鐵組成；2．如圖所示，兩個半徑分別為r1＝0.[點評]注意本類題目中“地球繞太陽公轉周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．引力常量在數(shù)值上等于兩個質量都是1kg的質點相距1m時的相互吸引力3．太陽與行星間的引力萬有引力定律的得出過程[解析]太陽對行星的引力規(guī)律是牛頓由開普勒行星運動定律結合圓周運動規(guī)律推導出來的，它不是實驗得出的，選項A、D正確，C錯誤；萬有引力定律的得出過程學習互動物體隨地球自轉需要的向心力mg＋mω2R向心力增大學習互動2．重力和高度的關系若物體距地面的高度為h，在忽略地球自轉的條件下有：mgh＝__________，可得：gh＝__________．這個關系式表明，隨著高度的增加，重力加速度會________．在計算時，高度這個因素有時是不能忽略的．減小學習互動學習互動[答案]C[點評]注意本類題目中“地球繞太陽公轉周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．學習互動[答案]D學習互動備用習題備用習題[答案]AD[解析]通過完全獨立的途徑得出相同的結果，證明了地球表面上的物體所受地球的引力和地球與月球之間的引力是同一種性質的力．物體的運動規(guī)律是由所受力的規(guī)律決定的，相同性質的力產(chǎn)生相同性質的加速度．備用習題2．如圖所示，兩個半徑分別為r1＝0.4m、r2＝0.6m，質量分布均勻的實心球質量分別為m1＝4.0kg、m2＝1.0kg，兩球間距離r0＝2.0m，則兩球間的相互引力的大小(G＝6.67×10－11N·m2/kg2)(

)A．等于6.67×10－11NB．大于6.67×10－11NC．小于6.67×10－11ND．不能確定[答案]C備用習題[答案]A備用習題[答案]3.2×10－7N備用習題備用習題自我檢測1．(萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程)(多選)下列關于太陽對行星的引力的說法中正確的是(

)A．太