2019-2020学年高中物理 第6章 万有引力与航天 2 太阳与行星间的引力课件 新人教版必修2

2太阳与行星间的引力同学们，上一节我们学习了行星的运动，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1．行星绕恒星运动时，其运行周期T的平方与运行轨道半径R的三次方的比值决定于()A．行星质量B．恒星质量C．与行星和恒星的质量均无关D．与恒星的质量及行星的速率有关【答案】B【解析】行星绕恒星运动时，其运行周期T的平方与运行轨道半径R的三次方的比值决定于恒星的质量，B正确．2．(多选)(2018成都名校期中)根据开普勒关于行星的运动规律，以下说法中正确的是()A．行星在椭圆轨道运动中，在远日点的速度最大，近日点的速度最小B．行星在椭圆轨道运动中，在远日点的速度最小，近日点的速度最大C．行星运动速度的大小是不变的D．行星的运动是变速曲线运动【答案】BD【解析】由开普勒第一定律可知，所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在全部椭圆的一个焦点上，行星运动过程其轨道半径不断变化，在近日点轨道半径最小，在远日点轨道半径最大；由开普勒第二定律可知，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，由于轨道的不同，行星绕太阳运动的速度大小是变化的，行星做变速曲线运动，在近日点速度最大，在远日点速度最小．故A、C错误，B、D正确．一、太阳对行星的引力1．行星绕太阳的运动可近似看作______________运动．行星绕太阳运动所需要的向心力由____________________提供．2．太阳对不同行星的引力，与行星的质量成______比，与行星和太阳间距离的二次方成______比．匀速圆周运动太阳对行星的引力正反向心公式有多个，我们选择哪个公式推导太阳对行星的引力？为什么？【答案】选择F＝m4π2rT2.因为行星绕太阳运动的线速度、角速度不易测量，但周期比较容易测量．二、行星对太阳的引力根据牛顿第三定律，可知太阳吸引行星的同时，行星也吸引太阳，由此可得行星对太阳的引力F′应该与太阳质量M成______，与行星和太阳间距离的________成反比．三、太阳与行星间的引力1．引力大小：F＝__________．2．引力方向：太阳与行星间引力的方向沿着_________．正比二次方GMmr2连线方向1．行星运动模型的简化(1)行星以太阳为圆心做匀速圆周运动．(2)行星做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力提供．太阳与行星间引力的理解2．太阳与行星间引力的推导过程(1)太阳对行星的引力：设行星的质量为m，速度为v，周期为T，行星到太阳的距离为r，太阳对行星的引力大小为F.则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力F＝mv2r，行星运行的速度v＝2πrT，由以上两式解得F＝m4π2rT2.将开普勒第三定律r2T2＝k代入得F＝4π2kmr2.由此可知，太阳对行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比，即F∝mr2．(2)太阳与行星间的引力：设太阳的质量为M，太阳对行星的引力F∝mr2，由牛顿第三定律知，行星对太阳的引力F′∝Mr2，综上所述，太阳与行星间的引力F∝Mmr2，写成等式为F＝GMmr2．例题根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动知识知：太阳对行星的引力F∝mr2，行星对太阳的引力F′∝Mr2，其中M、m、r分别为太阳、行星质量和太阳与行星间的距离．下列说法正确的是()A．由F∝mr2和F′∝Mr2知F∶F′＝m∶MB．F和F′大小相等，是作用力与反作用力C．F和F′大小相等，是同一个力D．太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力解析：根据牛顿第三定律，太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力，故两个力的大小相等方向相反，故A错误，B正确；太阳对行星的引力受力物体是行星，行星对太阳的引力受力物体是太阳，故两个力不是同一个力，故C错误；行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳对行星的万有引力提供行星圆周运动的向心力，故D正确．答案：BD(多选)下列说法正确的是()A．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式F＝mv2r，这个关系式实际上是牛顿第二定律，是可以在实验室中得到验证的B．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式v＝2πrT，这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式，它是由速度的定义式得来的C．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式r3T2＝k，这个关系式是开普勒第三定律，是可以在实验室中得到证明的D．在探究太阳对行星的引力规律时，使用的三个公式，都是可以在实验室中得到证明的【答案】AB【解析】开普勒第三定律无法在实验室得到验证，它是开普勒在研究天文学家第谷的行星观测记录资料发现的．