6.2 太陽(yáng)與行星間的引力 課件（人教版必修2）

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2 太陽(yáng)與行星間的引力,1．知道太陽(yáng)與行星間存在引力． 2．能根據(jù)開普勒定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星之間的引力表達(dá)式． 3．通過(guò)推導(dǎo)太陽(yáng)與行星間的引力公式，體會(huì)邏輯推理在物理學(xué)中的重要性.,開普勒描述了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，那么它們?yōu)槭裁催@樣運(yùn)動(dòng)呢？ 許多科學(xué)家都對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的原因提出了猜想，如圖6－2－1所示．,科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)原因的猜想,圖6－2－1,牛頓在前人對(duì)慣性研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為：以任何方式改變速度都需要力．因此，使行星沿圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要指向圓心或橢圓焦點(diǎn)的力，這個(gè)力應(yīng)該是太陽(yáng)對(duì)它的引力．所以牛頓利用他的運(yùn)動(dòng)定律把行星的向心加速度與太陽(yáng)對(duì)它的引力聯(lián)系起來(lái)了．,1．下列說(shuō)法正確的是 ( )． A．研究物體的平拋運(yùn)動(dòng)是根據(jù)物體所受的力探究物體的運(yùn)動(dòng)情況 B．研究物體的平拋運(yùn)動(dòng)是根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)去探究物體的受力情況 C．研究行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)行星的運(yùn)動(dòng)去探究它的受力情況 D．研究行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)行星的受力情況去探究行星的運(yùn)動(dòng)情況,解析 平拋運(yùn)動(dòng)是初速度沿水平方向，物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，是根據(jù)物體所受的力去探究物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是觀測(cè)得出的，是根據(jù)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究行星的受力情況． 答案 AC,1.模型簡(jiǎn)化 行星以太陽(yáng)為圓心做_________運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供了行星做_________運(yùn)動(dòng)的向心力． 2．太陽(yáng)對(duì)行星的引力,太陽(yáng)與行星間的引力,勻速圓周,勻速圓周,,,,,,,,,,,,,,,思考：太陽(yáng)對(duì)行星有引力的作用，誰(shuí)是受力物體？引力大小與受力物體的質(zhì)量有何關(guān)系？ 提示：行星是受力物體，引力大小與行星的質(zhì)量成正比，即與受力物體的質(zhì)量成正比．,2.下面關(guān)于行星與太陽(yáng)間的引力的說(shuō)法中，正確的是 ( )． A．行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)對(duì)行星的引力是同一性質(zhì)的力 B．行星對(duì)太陽(yáng)引力與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān) C．太陽(yáng)對(duì)行星的引力大于行星對(duì)太陽(yáng)的引力 D．行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)的距離成反比,答案 A,3．下列說(shuō)法正確的是 ( )．,解析 開普勒的三大定律是由行星運(yùn)動(dòng)的觀察結(jié)果而總結(jié)歸納出來(lái)的規(guī)律．每一條都是經(jīng)驗(yàn)定律，都是從觀察行星運(yùn)動(dòng)所取得的資料中總結(jié)出來(lái)的．故開普勒的三大定律都是在實(shí)驗(yàn)室無(wú)法驗(yàn)證的規(guī)律． 答案 AB,太陽(yáng)與行星間的引力,【典例1】 已知太陽(yáng)的質(zhì)量為M，地球的質(zhì)量為m1，月球的質(zhì)量為m2，當(dāng)發(fā)生日全食時(shí)，太陽(yáng)、月球、地球幾乎在同一條直線上，且月球位于太陽(yáng)與地球之間，如圖6－2－2所示，設(shè)月球到太陽(yáng)的距離為a，地球到月球的距離為b，則太陽(yáng)對(duì)地球的引力F1和對(duì)月球的引力F2的大小之比為多少？,圖6－2－2,(1)太陽(yáng)與行星間的引力關(guān)系的理解 ①G是比例系數(shù)，與行星和太陽(yáng)均沒(méi)有關(guān)系． ②太陽(yáng)與行星間的引力規(guī)律，也適用于行星與其衛(wèi)星間的引力． ③該引力規(guī)律普遍適用于任何有質(zhì)量的物體． ④物體之間的相互引力沿兩個(gè)物體的連線方向，指向施力物體．,解析 F和F′大小相等，方向相反，是一對(duì)作用力和反作用力，A、C錯(cuò)誤，B正確；太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故D正確． 答案 BD,【典例2】 最近，科學(xué)家在望遠(yuǎn)鏡中看到太陽(yáng)系外某一恒星有一行星，并測(cè)得它圍繞該恒星運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間為1 200年，它與該恒星的距離為地球到太陽(yáng)距離的100倍，假定該行星繞恒星運(yùn)動(dòng)的軌道和地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓周，僅利用以上兩個(gè)數(shù)據(jù)可以求出的量有 ( )． A．恒星質(zhì)量與太陽(yáng)質(zhì)量之比 B．恒星密度與太陽(yáng)密度之比 C．行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比 D．行星運(yùn)行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比,恒星與行星間的引力與向心力公式的綜合應(yīng)用,答案 AD,在有些物理問(wèn)題中，所求量不能直接用公式進(jìn)行求解，必須利用等效的方法間接求解，這就要求在等效替換中建立一個(gè)恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?，利用相?yīng)的規(guī)律，尋找解題的途徑．,【跟蹤2】 一顆小行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則這顆小行星的運(yùn)行速率是地球運(yùn)行速率的 ( )． A．4倍 B．2倍 C．0.5倍 D．16倍,答案 C,解題技法3 物理中常用的思想方法 1.理想化模型法 在研究物理問(wèn)題時(shí)，忽略次要因素，關(guān)注主要因素，根據(jù)實(shí)際物體或?qū)嶋H過(guò)程抽象出來(lái)理想化模型，是物理中常用的一種方法，前面接觸的質(zhì)點(diǎn)、勻速直線運(yùn)動(dòng)等都是理想化模型． 2．類比法 由一類事物所具有的某種屬性，推測(cè)出與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法．在引入一些十分抽象的看不見、摸不著的物理量時(shí)，經(jīng)常用到類比法．,3．等效法 在保證效果相同的前提下，將陌生的、復(fù)雜的、難處理的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成熟悉的、容易的、易處理的問(wèn)題的一種方法．等效法可分為等效原理、等效概念、等效方法、等效過(guò)程等． 4．控制變量法 物理中對(duì)于多因素的問(wèn)題，常常采用控制因素的方法，把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題．每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)問(wèn)題的影響．,典例剖析 【典例】 在牛頓發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)與行星間的引力過(guò)程中，得出太陽(yáng)對(duì)行星的引力表達(dá)式后推出行星對(duì)太陽(yáng)的引力表達(dá)式，是一個(gè)很關(guān)鍵的論證步驟，這一步驟采用的論證方法是 ( )． A.研究對(duì)象的選取 B．理想化過(guò)程 C．控制變量法 D．等效法,答案 D,【審題技巧】 分析此類問(wèn)題時(shí)，要注意分析過(guò)程中是否進(jìn)行了忽略，是否進(jìn)行了假設(shè)，是否進(jìn)行了邏輯推理．根據(jù)所采用的方法，確定正確的答案．,【我來(lái)沖關(guān)】 在討論地球潮汐成因時(shí)，地球繞太陽(yáng)運(yùn)行軌道與月球繞地球運(yùn)行軌道可視為圓軌道．已知太陽(yáng)質(zhì)量約為月球質(zhì)量的2.7×107倍，地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑約為月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑的400倍．關(guān)于太陽(yáng)和月球?qū)Φ厍蛏舷嗤|(zhì)量海水的引力，以下說(shuō)法正確的是 ( )． A．太陽(yáng)引力遠(yuǎn)大于月球引力 B．太陽(yáng)引力與月球引力相差不大 C．月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小相等 D．月球?qū)Σ煌瑓^(qū)域海水的吸引力大小有差異,答案 AD,【狀元微博】,一、太陽(yáng)與行星間的引力 1．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)行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 B．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)間的距離成反比 C．太陽(yáng)對(duì)行星的引力規(guī)律是由實(shí)驗(yàn)得出的 D．太陽(yáng)對(duì)行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)的,解析 行星圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是太陽(yáng)對(duì)行星的引力，它的大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離的平方成反比，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；太陽(yáng)對(duì)行星的引力規(guī)律是由開普勒三定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 答案 AD,2．太陽(yáng)對(duì)地球有相當(dāng)大的引力，而且地球?qū)μ?yáng)也有引力作用，為什么它們不靠在一起？其原因是 ( )． A．太陽(yáng)對(duì)地球的引力與地球?qū)μ?yáng)的引力，這兩個(gè)力大小相等、方向相反，互相平衡 B．太陽(yáng)對(duì)地球的引力還不夠大 C．不僅太陽(yáng)對(duì)地球有引力作用，而且太陽(yáng)系里其他星球?qū)Φ厍蛞灿幸Γ@些力的合力為零 D．太陽(yáng)對(duì)地球引力不斷改變地球的運(yùn)動(dòng)方向，使得地球繞太陽(yáng)運(yùn)行 答案 D,答案 C,二、引力公式的應(yīng)用 4．火星是地球的近鄰，已知火星的軌道半徑約為地球軌道半徑的1.5倍，火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的0.1倍和0.5倍，則太陽(yáng)對(duì)地球的引力和太陽(yáng)對(duì)火星的引力的比值為 ( )． A．10 B．20 C．22.5 D．45,答案 C,5．若兩顆行星的質(zhì)量分別為M和m，它們繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半徑分別為R和r，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為 ( )．,答案 B,牛頓利用邏輯推理的形式得到了太陽(yáng)與行星間的引力滿足的規(guī)律，推導(dǎo)過(guò)程如下：,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,