高中物理 太阳与行星间的引力导学案 新人教版必修2

辽宁省沈阳市二十一中高中物理太阳与行星间的引力导学案新人教
版必修2
【使用说明】1、认真阅读教材内容，按层次完成自学部分；
（☆☆为跳高题、☆为跑步题、无☆为走路题）
2、通过自学初步完成探究部分，标好疑点，以备展示、讨论。

【学习目标】
1、知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用。

2、知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源。

3、知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿定律在推导过程中的作用。

4、领会将不易观测的物理量转化为易观测的物理量的方法。

【自主学习】阅读教材第
．．．．．六．章．第二节
．．．．．．．．．．
．．．．．．内容
．．，完成自主学习部分。

．．．《．太阳与行
．．．．星间的引力》
导入：
1、开普勒定律发现后，人们开始深入思考：什么原因使行星围绕太阳运动？胡克认为，行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的。

2、牛顿在前人的基础上思考认为：以任何方式改变速度（包括改变速度的）都需要。

这就是说，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或焦点的，这个力就是太阳对它的。

于是，牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系了起来。

牛顿还认为这种引力存在于，从而阐述了普遍意义的万有引力定律。

一、太阳对行星的引力
太阳对行星的引力F跟行星到太阳的距离r有关。

根据开普勒第一、第二定律，行星绕太阳做匀速圆周运动。

向心力由太阳对行星的来提供。

1、设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳运动的向心力为。

2、天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但是可以得到行星公转的周期T，它们之间的关系为。

这个结果代入到向心力表达式得到。

3、不同行星的公转周期不同，F的表达式中不应出现T，所以要设法消去T。

把开普勒第三定律变形为代入上式得到。

4、这个式子中是常量，对任何太阳系内的行星都是相同的。

因而可以说太阳对行星的引力F与成正比，即。

思考1：你能用文字表述这个式子的含义吗？力F的方向是什么？受力物体是谁？
二、行星对太阳的引力
思考2：从太阳与行星间相互作用的角度看，两者的地位是等价的。

也就是说，既然太阳对行星有引力，行星对太阳也有引力，这个力的受力物体是。

因此，行星对太阳的引力大小F′应该与成正比，与成反比。

即。

方向是。

三、太阳与行星间的引力
综合以上两个比例式，根据作用力与反作用力的关系，F和F′应
该是 。

太阳与行星间的引力大小与 成 比，与 成 比，即 。

写成等式 。

其中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 。

【自主探究】无☆全体都做、☆．．．．．．．．B ．级可做、☆☆．．．．．．A ．级可做。

有简单步骤，问题部分作出标记。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
1、下面关于太阳对行星的引力的说法正确的是（ ）
A 、太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力
B 、太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成正比
C 、太阳对行星的引力由实验得出的
D 、太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
2、太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，这个向心力大小（ ）
A 、与行星距太阳间的距离成正比
B 、与行星距太阳间的距离成反比
C 、与行星运动的速率的平方成正比
D 、与行星距太阳的距离的平方成反比
5、下面关于行星绕太阳旋转的说法中正确的是（ ）
A 、离太阳越近的行星周期越大
B 、离太阳越远的行星周期越大
C 、离太阳越近的行星的向心加速度越大
D 、离太阳越近的行星受到太阳的引力越大
【合作探究】小组探究，统一答案，进行分组展示。

．．．．．．．．．．．．．．．．．☆为学科负责人展示．．．．．．．．．。

．
1、如何验证太阳与行星间的引力规律也适用于行星和卫星之间？（提示：此规律来源于开普勒行星运动定律）
2、太阳的质量为M ，一个绕它做匀速圆周运动的行星的轨道半径为r ，周期是T ，试用两种方法求出行星在轨道上的向心加速度。

3、把行星运动近似看作匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T 2＝kr 3，则可推得（ ）
A 、行星受太阳的引力为2
r m k F = B 、行星受太阳的引力都相同 C 、行星受太阳的引力2
24kr m F π= D 、质量越大的行星受太阳的引力一定越大
4、关于太阳与行星间的引力，下列说法中正确的是（ ）
A 、太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对平衡力
B 、太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力的关系
C 、太阳与行星间的引力大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比
D 、以上说法均不对
☆5、两个行星的质量分别为21,m m ，绕太阳运行的轨道半径分别为21,r r ，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（ ）
A 、1
B 、2112r m r m
C 、1221r m r m
D 、21
22r r
☆☆6、宇宙飞船进入一个围绕太阳运行的近似圆形的轨道上，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是多少年？若已知地球绕太阳公转的速度时30km/s ，则该宇宙飞船绕太阳的公转速度是多少？
【课堂检测】此部分不可提前完成，不可讨论完成。

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1、哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是（ ）
A 、彗星在近日点的速率大于在远日点速率
B 、彗星在近日点的向心加速度大于它在远日点的向心加速度
C 、若彗星的周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍
D 、彗星在近日点的角速度大于它在远日点的角速度
2、下列说法正确的是 ( )
A.行星绕太阳的椭圆轨道可以近似地看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力
B.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力，所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行星运转
C.太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力，其方向一定在两者的连线上
D.所有行星与太阳间的引力都相等
3、如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是（ ）
A. 行星受到太阳的引力，提供行星做圆周运动的向心力
B. 行星受到太阳的引力，但行星运动不需要向心力
C. 行星同时受到太阳的引力和向心力的作用
D. 行星受到太阳的引力与它运行的向心力可能不等
E.
4、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，需要观测卫星的( )
A.质量
B.运动周期
C.轨道半径
D.半径
5、两个行星的质量分别为m1和m2,绕太阳运动的轨道半径分别为r1和r2,求：
（1）它们与太阳间的引力之比；
（2）它们的公转周期之比。

【课后小结】。