【成才之路】2015年秋高中物理(人教版)必修二课件：第6章 第2节 太阳与行星间的引力

4．一群小行星在同一轨道上绕太阳 旋转，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
1.如果要验证太阳与行星间的引
力规律是否适用于行星与它的卫星,
思 我们需要观测这些卫星运动的哪些数
考 与 讨
据？观测前你对这些数据的规律有什
么假设?
卫星
行星
k 跟公转周期的二次方的比值都相等. k值与中心天体有关， 而与环绕天体无关
a3 T2
什么力来维持行星绕太阳的 运动呢？
科学的足迹
1、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体 做圆周运动。
2、开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。
3、笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质(以太）作用在行星 上，使得行星绕太阳运动。
第2节 太阳对行星的引力
开普勒三定律
知
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星都分别在大小不同的椭圆
识 轨道上围绕太阳运动，太阳是在这
回 些椭圆的一个焦点上;
顾 开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连
线在相等的时间扫过相等的面积;
b 行星
太阳
a
v
开普勒第三定律——周期定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
Mm F G 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？
1、下列关于行星对太阳的引力的说法
随 堂 练
中正确的是（ A ） A.行星对太阳的引力与太阳对行星的

4.验证推理 3、根据开普勒第三定律
即
代入
所以
二、探究太阳对行星的引力
4.验证推理
4、太阳对行星的引力
即
太阳对不同行星的引力，与行星的质 量成正比，与行星和太阳间的距离的二 次方成反比。
三、再探行星对太阳的引力
根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F/应满 足
行m
星
F
M太
阳
F/
四、探究太阳与行星间的引力
高一物理
太阳与行星间的引力
知 开普勒行星运动定律
识 回 开普勒第一定律——轨道定律 顾 所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道
上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的 一个焦点上;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连线在 相等的时间扫过相等的面积;
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公 转周期的二次方的比值都相等.星
a
v
a3 T2
K
1. 问题 什么原因使行星绕着太阳做 的提出：如此和谐而有规律的运动呢？
一、探究引力的存在
1. 问题的提出 2、猜想与假设 3、推理与验证
什么原因使行星绕着太阳运动呢？
？ 引力
椭圆运动（至少速度变方向）
变速运动
加速度
合外力
引力
资料：历史上人们关于行星运动原因的猜想与假设
2.验证思路：有什么办法来验证你的结论的正确性？
牛顿运动定律 力
运动
F=ma
二、探究太阳对行星的引力
3.模型简化行星轨道按圆处理后，开普勒定律怎样表述？
1.行星绕太阳运动的轨道十分 接近圆，太阳在圆心上;
2.对某一行星来说，它绕太阳 做圆周运动的角速度（或线速 度）不变，即行星做匀速圆周 运动；

建 立 模 型
行星 太阳
a
把行星绕太阳的运动 简化为圆周运动。
行星 太阳
r
追寻牛顿的足迹
太阳与行星间的引力
m ' M F 2 F 2 r r
由牛顿第三定律得F=F’
Mm 则太阳与行星间的引力大小为： F G 2 r
G比例系数，与太阳、行星无关 方向：沿着太阳和行星的连线
Mm 概括起来有： F 2 r
知 开普勒三定律 识 回 开普勒第一定律——轨道定律 顾 所有行星都分别在大小不同的椭圆
轨道上围绕太阳运动，太阳是在这 些椭圆的一个焦点上;
太阳b行星来自av开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连 线在相等的时间扫过相等的面积;
开普勒第三定律——周期定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方 跟公转周期的二次方的比值都相等.
行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律 地做椭圆运动？
科 学 足 迹
一切物体都有合并的趋势。 行星的运动是受到了来自太 伽利略 阳的类似于磁力的作用 ，与 距离成反比。
开普勒
在行星的周围有旋转的物质(以太)作 用在行星上，使得行星绕太阳运动。
笛卡尔
行星的运动是太阳吸引的缘 故，并且力的大小与到太阳距 离的平方成反比。
m1m2 F＝G 2 r
两物体的距离r指“哪两部分距离”？
★4、ｒ的具体含义： ⑴对于可以看做质点的物体， r 为两个质点 之间的距离．
所谓质点，即两物体的形状和大小对它们之间 的距离而言,影响很小,可以忽略不计.
⑵对于质量分布均匀的球体， r 为两个球心 之间的距离.
m1 m2 r
引力常量
G 是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体.

行星对太阳的引力F′跟太阳的质量成正比， 与行星、太阳距离的二次方成反比.
行
太
星 F F′ 阳
探究3: 太阳与行星间的引力F
F
m r2
类 比 法
牛 三
F'
M r2
方向：沿着太阳与行 星间的连线
牛三
F
Mm r2
G为比例系数， 与太阳、行星 无关。
F=G Mm r2
F 和F ′是一对作用力和反作用力，那么可以 得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系 式有什么关系？
笛卡尔
行星的运动是太阳吸引的缘故， 并且力的大小与到太阳距离的平方 成反比。
胡克
当年牛顿在前人研究的基础 上，并凭借其超凡的数学能力和 坚定的信念，深入研究，最终发 现了万有引力定律。
牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家
牛顿在1676年给友人的信中写道：
如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨 人的肩膀上。
Ｖ
行星
ｍ
F
ｒ
太阳 Ｍ
诱思： 太阳对行星的引力 提供作为向心力， 那这个力大小有什 么样定量关系？
行星运行速度v容易观测？
科 学 探 究
F mv2 r
v 2 r
T
怎么办？
消去v F 4 2mr
T2
r3 T2
＝k
消去T
4 2km
F r2
讨论
F
m r2
探究1: 太阳对行星的引力F
关系式中m是受力天体
行星
建
太阳
立
模
a
型
诱思：行星的实际运动是椭圆运动，但我们
还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把 它简化成什么运动呢？