万有引力与航天.ppt

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1、32akT开普勒三定律开普勒三定律开普勒第一定律开普勒第一定律轨道定律轨道定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭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。圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒第二定律开普勒第二定律面积定律面积定律对每个行星来说，它与太阳的连线对每个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积在相等的时间扫过相等的面积; ;开普勒第三定律开普勒第三定律周期定律周期定律所有行星的轨道的半长轴的三次方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跟公转周期的二次方的比值都相等. .太阳太阳行星行星bva问题探究问题探究行星为什么绕太阳如此行星为什么绕

2、太阳如此和谐而又有规律地做椭和谐而又有规律地做椭圆运动？圆运动？2 2太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天伽利略伽利略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。开普勒开普勒笛卡尔笛卡尔胡克胡克牛顿牛顿 (16431727)(16431727)英国著名的物理学家英国著名的物理学家 当年牛顿在前人研当年牛顿在前人研究的基础上，也经过究的基础上，也经过类似这样的思考，并类似这样的思考，并凭借其超凡的数学能凭借其超凡的数学能力和坚定的信念，深力和坚定的信念，深入研究，最终发现了入研究，最终发现了万有引力定律万有引力定律。牛顿在牛顿在16

3、76年给友人的信中写道：年给友人的信中写道： 如果说我看的比别人更远，如果说我看的比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。那是因为我站在巨人的肩膀上。行星的实际运动是椭行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能把那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？它简化成什么运动呢？太阳太阳行星行星a太阳太阳行星行星r太阳太阳行星行星a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？简简化化行星绕太阳做匀速行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心圆周运动需要向心力，那什么力来提力，那什么力来提供做向心

4、力？供做向心力？太阳对行星太阳对行星的引力提供的引力提供向心力，那向心力，那这个力大小这个力大小有什么样定有什么样定量关系？量关系？F太阳太阳行星行星科科学学探探究究消去消去v2mvFr2 rvT行星运行速度行星运行速度v容易容易观测？怎么办？观测？怎么办？32rkT224mrFT消去消去T2mFr224kmFr科科学学探探究究2mFr关系式中关系式中m m是受是受力天体还是施力力天体还是施力天体的质量？天体的质量？探究探究1: 太阳对行星的引力太阳对行星的引力F太阳太阳对对行星行星的引力跟受的引力跟受力星体的质量成正比，力星体的质量成正比，与行星、太阳距离的二与行星、太阳距离的二次方成反比次

5、方成反比. .F行星行星太阳太阳F既然太阳对既然太阳对行星有引力，行星有引力，那么行星对那么行星对太阳有无引太阳有无引力？它有怎力？它有怎么样定量的么样定量的关系？关系？科科学学探探究究2mFr探究探究2: 行星对太阳的引力行星对太阳的引力FF行星行星太阳太阳F类比法类比法牛牛 三三2MFr行星行星对对太阳太阳的引力的引力FF跟太阳的质量成正比，跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的与行星、太阳距离的二次方成反比二次方成反比. .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.科科学学探探究究2mFr探究探究3: 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力类比法类比法牛牛 三

6、三2MFrF 和和F 是一对作用力和是一对作用力和反作用力，那么可以得反作用力，那么可以得出出F大小跟太阳质量大小跟太阳质量M、行星质量行星质量m的关系式有的关系式有什么关系？什么关系？牛三牛三2MmFr2MmF=GrG为比例系数，为比例系数，与太阳、行星与太阳、行星无关。无关。方向：方向：沿着太阳与行星间的连线连线 。 在在16651665年年，具有高明的数学才能的牛，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弄清这个引力就是提供圆周

7、运动所需要向心力，也没有推导得出行星绕太阳做椭圆心力，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运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比。方成反比。在在16791679年年，牛顿在与胡克等人，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。平方成反比的数学关系式。科学有险阻，攻艰莫畏难。科学

8、有险阻，攻艰莫畏难。今天我们学到了什么今天我们学到了什么?古人古人观点观点牛顿牛顿思考思考理论理论演算演算总结总结规律规律建模建模2rMmGF 2rmF 2rMF 理想化理想化类比类比 1、下列关于行星对太阳的引力的说法、下列关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（中正确的是（ ） A.行星对太阳的引力与太阳对行星的行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力引力是同一性质的力 B.行星对太阳的引力与太阳的质量成行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力的引力 D.行星对太阳的引力大小与太

9、阳的质行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离成反比量成正比，与行星距太阳的距离成反比 A2、两个行星的质量分别为、两个行星的质量分别为m1和和m2，绕，绕太阳运行的轨道半径分别是太阳运行的轨道半径分别是r1和和r2，若它，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（星的向心加速度之比为（ ）A1 B. C. D.1 12 2m rm r1 22 1m rm r2221rr D3下面关于行星绕太阳旋转的下面关于行星绕太阳旋转的说法中正确的是（说法中正确的是（ ） A.离太阳越近的行星周期越大离太阳越近的行星周期越大 B.离太阳

10、越远的行星周期越大离太阳越远的行星周期越大 C.离太阳越近的行星的向心加离太阳越近的行星的向心加速度越大速度越大 D.离太阳越近的行星受到太阳离太阳越近的行星受到太阳的引力越大的引力越大 BC 4一群小行星在同一轨道上绕太阳旋转，这些小行星具有（ ） A.相同的速率 B.相同的加速度 C.相同的运转周期 D.相同的角速度 ABCD 1. 1.如果要验证太阳与行星间的引力如果要验证太阳与行星间的引力规律是否适用于行星与它的卫星规律是否适用于行星与它的卫星, ,我我们需要观测这些卫星运动的哪些数们需要观测这些卫星运动的哪些数据？观测前你对这些数据的规律有据？观测前你对这些数据的规律有什么假设什么假设? ?太阳太阳行星行星卫星 2.地球的实际运动为椭圆,那么,在近日点A，行星所受太阳的引力比它转动所需要的向心力大还是小？远日点B呢？AB 3、请你运用已有知识，分析开、请你运用已有知识，分析开普勒第二定律所描述的，地球在椭圆普勒第二定律所描述的，地球在椭圆轨道上运动经过轨道上运动经过A、B两个位置时，两个位置时，运动快慢变化的原因运动快慢变化的原因。太阳太阳地球地球BAFvFvTrv2Keep your eyes on the stars and your feet on the ground. -Theodore Roosevelt