物理太阳与行星间的引力.pptVIP

第1页，共38页，星期日，2025年，2月5日开普勒三定律知识回顾开普勒第一定律——轨道定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒第二定律——面积定律对每个行星来说，它与太阳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.太阳行星b=va第2页，共38页，星期日，2025年，2月5日问题提出行星为什么绕太阳如此和谐而又有规律地做椭圆运动呢？第3页，共38页，星期日，2025年，2月5日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。科学足迹第4页，共38页，星期日，2025年，2月5日科学足迹牛顿(1643—1727)英国著名的物理学家追寻牛顿的足迹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。第5页，共38页，星期日，2025年，2月5日建立模型问题1：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？能否把它简化成什么运动呢？太阳行星a第6页，共38页，星期日，2025年，2月5日行星轨道半长轴a(106km)轨道半短轴b(106km)水星57.956.7金星108.2108.1地球149.6149.5火星227.9226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8八大行星轨道数据表d太阳=1.39×106km行星直径d(106km)0.00480.0120.0130.00680.1430.120.00510.0049第7页，共38页，星期日，2025年，2月5日建立模型太阳行星r太阳行星a问题2：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呢？为什么？简化问题3:行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供做向心力？这个力的方向怎么样？第8页，共38页，星期日，2025年，2月5日建立模型问题4：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样定量关系？F太阳Ｍ行星ｍｒＶ第9页，共38页，星期日，2025年，2月5日科学探究消去v行星运行速度v容易观测？怎么办？消去T第10页，共38页，星期日，2025年，2月5日科学探究关系式中m是受力天体还是施力天体的质量？探究1:太阳对行星的引力F太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.F行星太阳F′问题5：既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳有无引力？它有怎么样的定量关系呢？第11页，共38页，星期日，2025年，2月5日科学探究探究2:行星对太阳的引力F′F行星太阳F′类比法行星对太阳的引力F′跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.太阳对行星的引力跟受力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比.第12页，共38页，星期日，2025年，2月5日科学探究探究3:太阳与行星间的引力F类比法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。第13页，共38页，星期日，2025年，2月5日太阳与行星间的引力：写成等式有：G是一个常量，对任何行星都是相同的．至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。第14页，共38页，星期日，2025年，2月5日在1665年，具有高明的数学才能的牛顿，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。阅读材料科学有险阻，攻艰莫畏难。第15页，共3