2017二---太阳与行星间的引力.ppt.pptVIP

* * 二 太阳与行星间的引力 开普勒三定律 知识回顾 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. 太阳 b 行星 a k值只与中心天体有关，与环绕天体无关 什么力来维持行星绕太阳的运动呢？ 伽利略 行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 ，与距离成反比。 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。 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。 开普勒 笛卡尔 胡克 一切物体都有合并的趋势。 科学的足迹 科学的足迹 牛顿 (1643—1727) 英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研究的基础上，也经过类似的思考，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。 八大行星轨道数据表 d太阳=1.39×106 km 行 星 轨道半长轴 a(106km) 轨道半短轴 b(106km) 水星 57.9 56.7 金星 108.2 108.1 地球 149.6 149.5 火星 227.9 226.9 木星 778.3 777.4 土星 1427.0 1424.8 天王星 2882.3 2879.1 海王星 4523.9 4523.8 0.0049 0.0051 0.12 0.143 0.0068 0.013 0.012 0.0048 行星直径 d (106km) 建立模型 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？ 太阳 行星 a 太阳 行星 a 诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？为什么？ 简化 行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力由什么力来提供呢？ 这个力的方向怎样？ 太阳 行星 r 建立模型 建立模型 诱思： 太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样的定量关系？ F 太阳 Ｍ 行星 ｍ ｒ Ｖ 追寻牛顿的足迹 消去v 行星运行速度v容易观测吗？怎么办？ 消去T 讨论 追寻牛顿的足迹 关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？ 一、太阳对行星的引力F 太阳对行星的引力跟行星（受力星体）质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比. F 行星 太阳 F′ 既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有没有引力？它有怎么样定量的关系？ 追寻牛顿的足迹 一、太阳对行星的引力F 太阳对行星的引力跟行星（受力星体）质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比. F 行星 太阳 F′ 类比法 牛 三 行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比. 追寻牛顿的足迹 一、太阳对行星的引力F 类比法 牛 三 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？ 牛三 G为比例系数，与太阳、行星无关。 方向：沿着太阳与行星间的连线 在1665年，具有超凡的数学能力的牛顿，根据自己独特的思维推导得出：太阳对行星的引力与距离平方成反比。但没有弄清这个引力就是提供圆周运动所需要向心力，也没有推导得出行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比。在1679年，牛顿在与胡克等人的交流中，逐渐清楚圆周运动一定需要太阳对行星的与距离平方成反比的引力，并应用微积分，推导得出了行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比的数学关系式。在1687年，发表了传世之作《自然哲学的数学原理》 阅读材料 著名物理学家杨振宁曾赞颂道:“如果一定要举出某个人、某一天作为近代科学诞生的标志，我选牛顿《自然哲学的数学原理》在1687年出版的那一天.” 阅读材料 课堂小结 太阳与行星间的引力 古人观点 牛顿思考 理论演算 总结规律 建模 理想化 类比 *