人教版高一物理必修二第六章 6.2太阳和行星间的引力习题课(15张PPT).pptx

课程导入本课程将深入介绍天文学中关于太阳系和行星运动的核心概念,包括牛顿万有引力定律以及行星公转的规律。通过一系列生动的实例和详尽的习题,帮助同学们全面掌握这些基础知识,为后续深入学习奠定坚实基础。

6.2太阳和行星间的引力太阳和行星之间存在着强大的引力相互作用。太阳的巨大质量主导了整个太阳系的运动,促使行星沿着固定的轨道绕太阳公转。这种引力平衡维持着整个太阳系的稳定,使行星能够保持有序运转,保证了生命在地球上得以繁衍。

1.万有引力定律牛顿的万有引力定律阐述了任何两个质量存在之间都有相互吸引的力量,其大小与两物体质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。这一基本原理解释了行星绕太阳的规律运动,以及整个宇宙天体相互间的引力平衡。通过这一定律,我们可以预测和理解太阳系内行星的轨迹和运动。

2.行星的公转1引力驱动由于太阳的巨大引力场,行星都被束缚在固定的轨道上,沿着特定的椭圆轨迹持续公转运动。2稳定轨道行星公转的轨道是平稳的,受到引力平衡的影响,不会轻易改变,保持了太阳系的稳定性。3各不相同每个行星因质量和距离的差异,其公转轨道和周期也各不相同,构成了丰富多彩的太阳系。

3.行星公转的规律1开普勒定律行星公转轨道为椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。2周期与半径行星公转周期的平方与其公转轨道半径的立方成正比。3面积定律行星在相等时间内扫过的面积相等。行星公转的三大定律,即开普勒定律,为理解和预测行星运动提供了基础。其中,开普勒第一定律描述了行星公转轨道的形状;第二定律描述了行星在公转过程中的速度变化规律;第三定律则建立了行星公转周期与轨道半径之间的数学关系。这些规律突破了前人对行星运动的认知,为牛顿引力定律的建立奠定了重要理论基础。

习题一:牛顿万有引力定律1理解基本定律学习牛顿万有引力定律的核心内容,认识到任何两个质量存在的相互吸引力。2分析定律公式掌握引力大小与质量和距离的关系,理解定律中蕴含的数学关系。3应用到实际例子将定律应用于解释行星运动、天体相互作用等具体现象,深化理解。4计算引力大小利用定律公式计算不同天体之间的引力大小,训练公式应用能力。

习题二:行星公转周期与半径关系公转周期(年)公转半径(AU)根据开普勒第三定律,行星公转周期的平方与其公转轨道半径的立方成正比。这一规律在上表中得到充分体现。可以观察到,距离太阳越远的行星,其公转周期越长,公转半径也越大。通过这种规律,我们可以推算出更远距离行星的轨道特性。

习题三:行星的公转轨迹椭圆轨迹根据开普勒第一定律,行星的公转轨迹是一个以太阳为焦点的椭圆形。离心率变化不同行星的轨道椭圆离心率各不相同,根据离心率的大小可以判断其轨迹接近圆形还是偏椭圆。轨道倾角行星公转轨道平面与黄道面的倾角也各不相同,这也是造成行星轨迹差异的主要原因。

习题四:行星的公转速度30水星水星公转速度最快,约每秒30公里。24地球地球公转速度约每秒24公里。13火星火星公转速度约每秒13公里。47K木星木星公转速度约每秒47000公里,最快。不同行星的公转速度存在巨大差异,主要取决于它们与太阳的距离。距离太阳越近的行星,受到引力加速度越大,公转速度越快。水星等内行星公转最快,而木星等外行星公转最慢。掌握各行星的公转速度有助于理解和预测它们的运动轨迹。

习题五:行星的公转周期1开普勒规律行星公转周期与轨道半径之间存在数学关系。2距离影响距离太阳越远的行星,公转周期越长。3观测数据通过观测可以测量出各行星的公转周期。根据开普勒第三定律,行星公转周期的平方与其轨道半径的立方成正比。这意味着距离太阳越远的行星,其公转周期越长。通过观测测量各行星的公转周期,并将其与对应的轨道半径进行对比,可以验证开普勒规律的准确性。掌握行星公转周期的规律对于预测和分析太阳系内天体运动非常重要。

习题六:行星的公转半径水星0.39AU金星0.72AU地球1.00AU火星1.52AU木星5.20AU土星9.54AU天王星19.18AU海王星30.06AU行星的公转半径是指行星相对太阳的平均距离。从上表可以看出,距离太阳越远的行星,其公转半径越大。这与开普勒第三定律所描述的行星公转周期与轨道半径的关系相吻合。通过测量和比较行星的公转半径,我们可以进一步理解和预测整个太阳系的动力学特征。

习题七:行星系统的稳定性精密引力平衡太阳系内各行星之间精密的引力平衡,使得整个系统能够保持长期稳定,行星运动轨迹也因此相对稳定。任何一个行星的轨道偏移都会导致整个系统失衡。轨道倾斜调整行星公转轨道倾角各不相同,这种差异也是系统保持稳定的关键因素。每个行星的轨道倾角产生相互抵消的效果,使得整个系统达到动力平衡。质量影响轨道行星质量越大,其引力越强,越能保持自身稳定的公转轨道。相比之下,小行星和彗星的轨道更容易受到干扰而发生偏移。长