高中物理必修二 6-2太阳与行星间的引力课件

（精心整理，诚意制作）6.2 太阳与行星间的引力【学业达标测试】1.太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F′大小相等,其依据是( )A.牛顿第一定律B.牛顿第二定律C.牛顿第三定律D.开普勒第三定律【解析】选C.太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F′为一对作用力与反作用力,据牛顿第三定律知,二者等大反向,C对.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【解析】选D.根据F= 知F与r2成反比,A、B、C错误，D正确.3.地球的质量是月球质量的81倍,若地球吸引月球的力的大小为F,则月球吸引地球的力的大小为（）A.F/81B.FC.9FD.81F【解析】选B.地球吸引月球的力与月球吸引地球的力是一对作用力与反作用力.根据牛顿第三定律,这两个力大小相等,所以月球吸引地球的力的大小也为F.4.(20xx·新余高一检测)万有引力定律首先揭示了自然界物体间的基本相互作用规律,则( )A.物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B.人造地球卫星离地球越远,受到地球的万有引力越大C.人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D.宇宙飞船内的宇航员处于失重状态,是由于没有受到万有引力的作用【解析】选C.重力是由地球的吸引产生的,A错.卫星与地球间的引力与它们距离的二次方成反比,距离越大,引力越小,B错.人造地球卫星只受地球对它的万有引力,此力就是卫星的向心力,C 对.万有引力什么情况下都有.宇航员处于失重状态,是因他所受的万有引力提供了向心力,D错.5.一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径是地球公转半径的4倍,则这颗小行星运行速率是地球运行速率的( )A.4倍B.2倍C.0.5倍D.16倍【素能综合检测】一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分.至少一个选项正确）1.行星之所以绕太阳运行,是因为( )A.行星运动时的惯性作用B.太阳是宇宙的控制中心,所有星体都绕太阳旋转C.太阳对行星有约束运动的引力作用D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳【解析】选C.行星绕太阳做曲线运动,轨迹向太阳方向弯曲,是因为太阳对行星有引力作用,C 对.行星之所以没有落向太阳,是因为引力提供了向心力,并非是对太阳有排斥力,D错.惯性应使行星沿直线运动,A错.太阳不是宇宙中心,并非所有星体都绕太阳运动,B错.2.关于太阳与行星间引力F= 的下列说法中正确的是（）A.公式中的G是引力常量,是人为规定的B.这一规律可适用于任何两物体间的引力C.太阳与行星间的引力是一对平衡力D.检验这一规律是否适用于其他天体的方法是比较观测结果与推理结果的吻合性4.(20xx·兰州高一检测)地球质量大约是月球质量的81倍,一个飞行器在地球与月球之间,当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时,飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心之间的距离之比为( )A.1∶9B.9∶1C.1∶10D.10∶15.(20xx·北京育才中学高一检测）已知太阳的质量为1.97×1030 kg,地球的质量为5.98×1024 kg,太阳的体积是2 000 亿亿亿立方米,是地球的130.25万倍,太阳的半径为6.96×108m,地球的半径为6.37×106 m,太阳与地球的平均距离是1.49×1011 m,引力常量为6.672×10-11 N·m2/kg2.则它们之间的引力接近下面的哪个值( )A.5×1033 NB.4×1021 NC.4×1022 ND.4×10-9 N二、非选择题(本题包括3小题，共30分.有必要的文字叙述)6.(思维拓展题)(10分)一位同学根据向心力F=m推断，如果人造卫星质量不变,当轨道半径增大到2倍时,人造卫星需要的向心力减为原来的1/ 2;另一位同学根据引力公式F∝推断,当轨道半径增大到2倍时,人造卫星受到的向心力减小为原来的1/4.这两个同学谁说的对?为什么?【解析】要找到两个变量之间的关系,必须是在其他量一定的条件下才能确定.卫星做圆周运动需要的向心力的变化情况由公式F=m来判断,它取决于卫星的速度和半径的变化关系,而卫星运动受到的向心力的变化情况则由公式F∝来判断,它的变化情况取决于卫星与中心天体间的距离.第二位同学说的对,第一位同学说的错.因为根据向心力公式F=,只有当运动速度v一定时,需要的向心力F才与轨道半径r成反比.根据开普勒定律可知,卫星的速率将随轨道半径的增大而减小,所以向心力F不与轨道半径r成反比;另外,由于星体的质量为定值,由行星与太阳间的引力公式可知,卫星受到的引力F将与卫星轨道半径的平方成反比.故当卫星的轨道半径增大至2倍时,向心力减小为原来的 1/4 .答案:第二位同学说的对 原因见解析7.(10分)最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后曾发射过许多探测器.称为“火星探路者”的火星探测器曾于19xx年登上火星.20xx年，又有“勇气”号和“机遇”号探测器登上火星.已知地球质量约是火星质量的9.3倍,地球直径约是火星直径的1.9倍，探测器在地球表面和火星表面所受引力的比值是多少？［探究·创新］8.(10分)一宇宙飞船靠近某行星时,绕行星表面做匀速圆周运动,随后在行星上着陆,为了测定该行星的质量,宇航员带有简单仪器:秒表、天平、弹簧测力计、水银气压计、质量为m的钩码.(1)请为他设计一个可行性的测量方案,简述步骤;(2)导出行星质量表达式,引力常量G可作为已知.。

M r2
方向：沿着太阳与行 星间的连线。
G为比例系数，与 太阳、行星无关。
牛三 F 和F ′是一对作用力和反
M m M m 作用力，那么可以得出F大小 F r F = G 跟太阳质量M2、行星质量m的 r 2
关系式有什么关系？
1.关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（ A ） 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.行星对太阳的引力大小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.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星 距太阳的距离成反比
2.一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径是地
球公转半径的4倍，则这颗小行星的运行速率是地球运
行速率的（ C ）
A.4倍 B.2倍 C.0.5倍 D.16倍
3.一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，则这些小行
星具有（ABCD ）
A.相同的速率
B.相同的加速度
C.相同的运转周期 D.相同的角速度
4.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（ ABD ） A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B.彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度 C.若彗星的运行周期为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在远日点的角速度
太 F F′行星的引力跟受力星体的质量 成正比，与行星到太阳的距离的二次 方成反比。
类 比 法
F'
M r2
行星对太阳的引力跟太阳的质
量成正比，与行行星到太阳的距 太 离的二次方星成反比。F F′ 阳
三.太阳与行星间的引力F
F
m r2
类 比 法
牛 三

=m
v2 r
由线速度与周期的关系 v = 2πr T
得太阳质量
M=
4πr 3 GT 2
例 2. 两大小相同的实心小铁球紧靠在一起，它们之间 的万有引力为 F，若两个半径是小铁球 2 倍的实心大铁
球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（ D ）
A. F/4 B. 4F C. F/16 D. 16F
例3. 一个质量均匀分布的球体，半径为 2r，在其内部挖 去一个半径为 r 的球形空穴，其表面与球面相切，如图所 示。已知挖去小球的质量为 m，在球心和空穴中心连线 上，距球心 d = 6r 处有一质量为 m2 的质点，求剩余部分 对 m2 的万有引力。
⑥ 利用笔记抓住老师的思路。记笔记不仅有利于理解和记忆，而且有利于抓住老师的思路。
2019/8/11
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谢谢欣赏！
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Mm F µ r2
F Fʹ
m
M
例1. 火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太 阳间的引力提供火星运动的向心力。已知火星运行的轨道 半径为 r，运行的周期为 T，引力常量为 G，试写出太阳 质量 M 的表达式。
解：火星与太阳间的引力表达式为
F=
G
Mm r2
设火星运动的线速度为
v，则
G
Mm r2
3倍
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。

G比例系数，与太阳、行星的质量无关
方向：沿着太阳和行星的连线
小结
1、太阳对行星的引力：太阳对不同行 星的引力，与行星的质量m成正比，与 太阳到行星间的距离r的二次方成反比
F
m r2
2、行星对太阳的引力：与太阳 的质量M成正比，与行星到太阳 的距离r的二次方成反比
F/
M r2
3、太阳与行星间的引力：与太阳的 质量M、行星的质量m成正比，与 两者距离的二次方成反比
F
G
Mm r2
（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
行星绕太阳运动遵守这个规律， 那么在其他地方是否适用这个规律 呢？
6.3 万有引力定律
一.“月-地”检验 请学生自学教材P.36,
根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运 动时的加速度也就是：。。。。
一.“月-地”检验 已知月球绕地球的公转周期为27.3天，地球半
牛顿在前人研究的基础 上，凭借他超凡的数学 能力证明了：如果太阳 和行星间的引力与距离 的二次方成反比，则行 星的轨迹是椭圆.并且 阐述了普遍意义下的万 有引力定律。
把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动
r
R
近似化
追寻牛顿的足迹
一、太阳对行星的引力
• 1、设行星的质量为m，速度为v，行星 到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀 速圆周运动的向心力太阳对行星的引力 来提供
引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，
跟它们的距离的二次方成反比
2.公式：F=
Gm1m
2 r2
单位：质量（kg）；距离（m）
G：是引力常数，其值为6.67×10-11N·m2/kg2
3.物体间的距离r: