1、32akT開普勒三定律開普勒三定律開普勒第一定律開普勒第一定律軌道定律軌道定律所有行星繞太陽運動的軌道都是橢所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。開普勒第二定律開普勒第二定律面積定律面積定律對每個行星來說，它與太陽的連線對每個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間掃過相等的面積在相等的時間掃過相等的面積; ;開普勒第三定律開普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的軌道的半長軸的三次方所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等跟公轉周期的二次方的比值都相等. .太陽太陽行星行星bva問題探究問題探究行星為什么繞太陽如此行星為什么繞

2、太陽如此和諧而又有規律地做橢和諧而又有規律地做橢圓運動？圓運動？2 2太陽與行星間的引力太陽與行星間的引力第六章第六章 萬有引力與航天萬有引力與航天伽利略伽利略在行星的周圍有旋轉的物質(以太)作用在行星上，使得行星繞太陽運動。開普勒開普勒笛卡爾笛卡爾胡克胡克牛頓牛頓 (16431727)(16431727)英國著名的物理學家英國著名的物理學家 當年牛頓在前人研當年牛頓在前人研究的基礎上，也經過究的基礎上，也經過類似這樣的思考，并類似這樣的思考，并憑借其超凡的數學能憑借其超凡的數學能力和堅定的信念，深力和堅定的信念，深入研究，最終發現了入研究，最終發現了萬有引力定律萬有引力定律。牛頓在牛頓在16

3、76年給友人的信中寫道：年給友人的信中寫道： 如果說我看的比別人更遠，如果說我看的比別人更遠，那是因為我站在巨人的肩膀上。那是因為我站在巨人的肩膀上。行星的實際運動是橢行星的實際運動是橢圓運動，但我們還不圓運動，但我們還不了解橢圓運動規律，了解橢圓運動規律，那應該怎么辦？能把那應該怎么辦？能把它簡化成什么運動呢？它簡化成什么運動呢？太陽太陽行星行星a行行 星星軌道半長軸軌道半長軸a(106km)軌道半短軸軌道半短軸b(106km)水星水星57.956.7金星金星108.2108.1地球地球149.6149.5火星火星227.9 226.9木星木星778.3777.4土星土星1427.01424

4、.8天王星天王星2882.32879.1海王星海王星4523.94523.8八大行星軌道數據表d d太陽太陽=1.39=1.3910106 6 kmkm行星直徑行星直徑 d (106km)0.00480.0120.0130.00680.1430.120.00510.0049太陽太陽行星行星r太陽太陽行星行星a既然把行星繞太陽的運動簡化為圓周運動。那么行星繞太陽運動可看成勻速圓周運動還是變速圓周運動？為什么？簡簡化化行星繞太陽做勻速行星繞太陽做勻速圓周運動需要向心圓周運動需要向心力，那什么力來提力，那什么力來提供做向心力？供做向心力？太陽對行星太陽對行星的引力提供的引力提供向心力，那向心力，那這

5、個力大小這個力大小有什么樣定有什么樣定量關系？量關系？F太陽太陽行星行星科科學學探探究究消去消去v2mvFr2 rvT行星運行速度行星運行速度v容易容易觀測？怎么辦？觀測？怎么辦？32rkT224mrFT消去消去T2mFr224kmFr科科學學探探究究2mFr關系式中關系式中m m是受是受力天體還是施力力天體還是施力天體的質量？天體的質量？探究探究1: 太陽對行星的引力太陽對行星的引力F太陽太陽對對行星行星的引力跟受的引力跟受力星體的質量成正比，力星體的質量成正比，與行星、太陽距離的二與行星、太陽距離的二次方成反比次方成反比. .F行星行星太陽太陽F既然太陽對既然太陽對行星有引力，行星有引力，

6、那么行星對那么行星對太陽有無引太陽有無引力？它有怎力？它有怎么樣定量的么樣定量的關系？關系？科科學學探探究究2mFr探究探究2: 行星對太陽的引力行星對太陽的引力FF行星行星太陽太陽F類比法類比法牛牛 三三2MFr行星行星對對太陽太陽的引力的引力FF跟太陽的質量成正比，跟太陽的質量成正比，與行星、太陽距離的與行星、太陽距離的二次方成反比二次方成反比. .太陽對行星的引力跟受力星體的質量成正比，與行星、太陽距離的二次方成反比.科科學學探探究究2mFr探究探究3: 太陽與行星間的引力太陽與行星間的引力類比法類比法牛牛 三三2MFrF 和和F 是一對作用力和是一對作用力和反作用力，那么可以得反作用力

7、，那么可以得出出F大小跟太陽質量大小跟太陽質量M、行星質量行星質量m的關系式有的關系式有什么關系？什么關系？牛三牛三2MmFr2MmF=GrG為比例系數，為比例系數，與太陽、行星與太陽、行星無關。無關。方向：方向：沿著太陽與行星間的連線連線 。 在在16651665年年，具有高明的數學才能的牛，具有高明的數學才能的牛頓，根據自己獨特的思維推導得出：太陽頓，根據自己獨特的思維推導得出：太陽對行星的引力與距離平方成反比。但沒有對行星的引力與距離平方成反比。但沒有弄清這個引力就是提供圓周運動所需要向弄清這個引力就是提供圓周運動所需要向心力，也沒有推導得出行星繞太陽做橢圓心力，也沒有推導得出行星繞太陽

8、做橢圓運動時，太陽對行星的引力也存在距離平運動時，太陽對行星的引力也存在距離平方成反比。方成反比。在在16791679年年，牛頓在與胡克等人，牛頓在與胡克等人的交流中，逐漸清楚圓周運動一定需要太的交流中，逐漸清楚圓周運動一定需要太陽對行星的與距離平方成反比的引力，并陽對行星的與距離平方成反比的引力，并應用微積分，推導得出了行星繞太陽做橢應用微積分，推導得出了行星繞太陽做橢圓運動時，太陽對行星的引力也存在距離圓運動時，太陽對行星的引力也存在距離平方成反比的數學關系式。平方成反比的數學關系式。科學有險阻，攻艱莫畏難。科學有險阻，攻艱莫畏難。今天我們學到了什么今天我們學到了什么?古人古人觀點觀點牛頓

9、牛頓思考思考理論理論演算演算總結總結規律規律建模建模2rMmGF 2rmF 2rMF 理想化理想化類比類比 1、下列關于行星對太陽的引力的說法、下列關于行星對太陽的引力的說法中正確的是（中正確的是（ ） A.行星對太陽的引力與太陽對行星的行星對太陽的引力與太陽對行星的引力是同一性質的力引力是同一性質的力 B.行星對太陽的引力與太陽的質量成行星對太陽的引力與太陽的質量成正比，與行星的質量無關正比，與行星的質量無關 C.太陽對行星的引力大于行星對太陽太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力的引力 D.行星對太陽的引力大小與太陽的質行星對太陽的引力大小與太陽的質量成正比，與行星距太陽的距離成反比量成正比

10、，與行星距太陽的距離成反比 A2、兩個行星的質量分別為、兩個行星的質量分別為m1和和m2，繞，繞太陽運行的軌道半徑分別是太陽運行的軌道半徑分別是r1和和r2，若它，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩個行們只受太陽引力的作用，那么這兩個行星的向心加速度之比為（星的向心加速度之比為（ ）A1 B. C. D.1 12 2m rm r1 22 1m rm r2221rr D3下面關于行星繞太陽旋轉的下面關于行星繞太陽旋轉的說法中正確的是（說法中正確的是（ ） A.離太陽越近的行星周期越大離太陽越近的行星周期越大 B.離太陽越遠的行星周期越大離太陽越遠的行星周期越大 C.離太陽越近的行星的向心加離太陽

11、越近的行星的向心加速度越大速度越大 D.離太陽越近的行星受到太陽離太陽越近的行星受到太陽的引力越大的引力越大 BC 4一群小行星在同一軌道上繞太陽旋轉，這些小行星具有（ ） A.相同的速率 B.相同的加速度 C.相同的運轉周期 D.相同的角速度 ABCD 1. 1.如果要驗證太陽與行星間的引力如果要驗證太陽與行星間的引力規律是否適用于行星與它的衛星規律是否適用于行星與它的衛星, ,我我們需要觀測這些衛星運動的哪些數們需要觀測這些衛星運動的哪些數據？觀測前你對這些數據的規律有據？觀測前你對這些數據的規律有什么假設什么假設? ?太陽太陽行星行星衛星 2、請你運用已有知識，分析開、請你運用已有知識，分析開普