行星的运动4.docVIP

第一节 行星的运动 教学目的： 了解地心说和日心说两种不同的观点 知道开普勒对行星运动的描述 教学重点：知道开普勒对行星的描述 教学过程： 引入：在前面我们学习了力和运动，并且讲述了力和运动的关系：动力学。介绍了几种常见的物体运动，本章将介绍一种新的力-------万有引力和一种新的运动实例--------行星的运动。 一、地心说与日心说 1、让同学自己阅读，找出地心说和日心说的观点： 地心说：认为地球是宇宙的中心。地球的静止不动的，太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。 日心说：认为太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳动动 为什么地心说会统治人们很久时间。 古人是如何看待天体的运动： 古人认为天体的运动是最完美、和谐的匀速圆周运动。 谁首先对天体的匀速圆周运动的观点提出怀疑：开普勒 二、开普勒三定律 开普勒通过四年多的刻苦计算，先后否定了十九种设想，最后了发现星运行的轨道不是圆，而是椭圆。并得出了开普勒两条定律： 开普勒第一定律：所有行星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：太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积 如图：如果时间间隔相等，即t2-t1=t4-t3那么面积A=面积B 开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。 R3/T2=k （k.72倍，那么金星公转一周需要多少年？ 2：关于日心说被人们所接受的原因： A：太阳总是从东面升起，从西面落下 B：地球是围绕太阳运转的 C：以地球为中心来研究天体的运动有许多无法解决的问题 D：以地球为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了  万有引力定律 引力常量的测定 教学要求： 1、了解万有引力定律得出的思路和过程 2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律 3、了解卡文迪许扭秤实验的主要结构及原理 4、知道引力常量的意义及其数值 重 点: 万有引力定律 教学方法: 启发、讲授 教 具: 卡文迪许扭秤挂图 教学过程: 引入新课: 我们知道,太阳系里有九大行星,地球和其它八大行星一起都在近似的圆形轨道上绕太阳旋转.因此,必然受到指向太阳的向心力的作用,而且人们认为这个向心力就是太阳对行星的引力,那么这种引力遵循什么规律呢?彻底解决这个问题的人是伟大的物理学家牛顿. 讲授新课: 一、历史回顾 在行星运动的问题清楚之后，开始研究行星为什么这样运动？特别是到了开普勒时代，开始萌发出许多关于天体的动力学解释。后来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。 二、万有引力定律 推导 太阳对行星的引力应为行星所受的向心力 F=mv2/r 而 v=2πr/T 故： F=4π2(r3/T2) .m/r2 而根据开普勒第三定律可知：r3/T2是一个常量， 可知：两星间的引力与行星的质量成正比，跟两者间的距离平方成反比 根据牛顿第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力应是等大，同性质。牛顿认为：即然这个引力与行星的质量成正比，当然也应该太阳的质量成正比。用m/表示太阳的质量： F=Gmm`/r2 2.万有引力定律: 牛顿的研究表明,太阳对行星的引力,行星对卫星的引力, 以及地球对地面上的物体的引力,都遵循某一同样的规律,是同一种性质的力,于是牛顿把这种引力规律做了合理的推广,在1687年正式发表了万有引力定律: ⑴内容:任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比. ⑵公式: 如果用m1和m2表示两个物体的质量,用r表示它们之间的距离, 则万有引力定律可用下面的公式表示: F=Gm1m2/r2 式中G=6.67×10-11Nm2/kg2,叫万有引力恒量.它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力. ⑶距离r的确定: 万有引力定律中两个物体的距离, 对于相距很远可以看作质点的物体,就是指两个质点间的距离;对于均匀的球体, 就是指两个球心间的距离. 强调:r不可为零. 3.万有引力定律的丰功伟绩: 4.引力恒量的测定: 牛顿虽然发现了万有引力定律,但没有给出引力恒量的数值.直到一百多年的1798年,英国的卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,测定了引力恒量的数值. ⑴装置介绍:T形架、石英丝、镜尺、m球和m球 ⑵测量原理介绍:扭秤达到平衡时,引