完整word版,6.2太陽(yáng)與行星間的引力學(xué)案全集(人教必修2)

1、6. 2太陽(yáng)與行星間的引力新課導(dǎo)航一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力1. 根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，行星繞太陽(yáng)做近似勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要一個(gè)向心力來(lái)改變行 星運(yùn)動(dòng)的速度方向，這一個(gè)向心力是由太陽(yáng)對(duì)行星的引力來(lái)提供的。這一引力的大小 能跟行星到太陽(yáng)的距離有關(guān)。2設(shè)行星的質(zhì)量為 m,速度為V,行星到太陽(yáng)的距離為 r，則行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn) 動(dòng)需要的向心力F =由于天文觀測(cè)難以直接得到行星運(yùn)動(dòng)的線速度，但可得到行星公轉(zhuǎn)的周期，設(shè)天文觀測(cè)可得到行星公轉(zhuǎn)的周期 T,則行星運(yùn)行的速度 V和周期T之間的關(guān)系為v=行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力用周期可表示為F =3.由于不同軌道上運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，它們的周期是不同的，存在著一定

2、的數(shù)值關(guān)系，因此 可以用r替換掉To由開普勒第三定律F與成正比，即太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力與行星的 成反比。代入上式得由于上式中的是常數(shù)，因而可以說(shuō) 成正比，與行星和太陽(yáng)間距離的 _二、行星對(duì)太陽(yáng)的引力從太陽(yáng)對(duì)行星的引力結(jié)果中可以看出，引力的大小與和受力星體的質(zhì)量成正比。根據(jù)牛頓第三定律， 可知太陽(yáng)吸引行星的同時(shí)， 行星也吸引太陽(yáng)，行星對(duì)太陽(yáng)的引力的 受力物體是太陽(yáng)，由上面的結(jié)論可得出，行星對(duì)太陽(yáng)的引力 F'應(yīng)該與太陽(yáng)質(zhì)量 M成與行星和太陽(yáng)間距離的平方成反比，即三、太陽(yáng)與行星間的引力由于F X、，而F和F是一對(duì)作用力和反作用力，數(shù)值上是相等的，概括上述信息可 以得出，太陽(yáng)與行星間的引力與太

3、陽(yáng)的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比， 與兩者的距離二次方成反比，即卩寫成等式為 太陽(yáng)與行星間的引力的方向沿著二者的連線。精講精練知識(shí)點(diǎn)1對(duì)太陽(yáng)與行星間的引力的理解例1下面關(guān)于行星對(duì)太陽(yáng)的引力的說(shuō)法中正確的是A、行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)對(duì)行星的引力是同一性質(zhì)的力B、行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān)C、太陽(yáng)對(duì)行星的引力遠(yuǎn)大于行星對(duì)太陽(yáng)的引力D、行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比，與行星的距離成反比知識(shí)點(diǎn)2對(duì)太陽(yáng)與行星間的引力的應(yīng)用例2據(jù)美聯(lián)社2002年10月7日?qǐng)?bào)道，天文學(xué)家在太陽(yáng)系的大行星之外，又發(fā)現(xiàn)了一顆比地球小得多的新行星，而且還測(cè)得它繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期為288年，若把它和地球繞

4、太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道都看成是圓，問(wèn)它到太陽(yáng)的距離約是地球到太陽(yáng)距離的多少倍？教材補(bǔ)充牛頓運(yùn)動(dòng)定律的形成在 1665 年，具有高明的數(shù)學(xué)才能的牛頓，根據(jù)自己獨(dú)特的思路推導(dǎo)出了行星繞太陽(yáng)做 圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)對(duì)行星的引力與距離平方成反比的數(shù)學(xué)關(guān)系式， 但沒有弄清圓周運(yùn)動(dòng)一定需 要這種力，也沒有推導(dǎo)得出行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)對(duì)行星的引力也存在與距離平方成 反比的數(shù)學(xué)關(guān)系式，更沒有認(rèn)識(shí)到引力存在的普遍性。在 1679 年，牛頓在與胡克等人的交 流中， 逐漸清楚圓周運(yùn)動(dòng)一定需要太陽(yáng)對(duì)行星的引力， 且引力與距離平方成反比， 并在自己 創(chuàng)立的微積分的基礎(chǔ)上， 推導(dǎo)得出了行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)對(duì)行星的引力也存在

5、距離 平方成反比的數(shù)學(xué)關(guān)系式，但還沒有認(rèn)識(shí)到引力的普遍性。在 1687 年，在哈雷的鼓勵(lì)和資 助下，他發(fā)表了傳世之作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 ，終于領(lǐng)悟了萬(wàn)有引力的真諦，把地 面上的力學(xué)和天上的力學(xué)統(tǒng)一在一起，形成了以牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)體系。學(xué)海泛舟1下面關(guān)于太陽(yáng)對(duì)行星的引力的說(shuō)法正確的是A 太陽(yáng)對(duì)行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B .太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間的距離成正比C. 太陽(yáng)對(duì)行星的引力由實(shí)驗(yàn)得出的D. 太陽(yáng)對(duì)行星的引力是由開普勒定律和行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來(lái)的2. 關(guān)于太陽(yáng)與行星間的引力公式中的比例系數(shù)G,以下說(shuō)法中正確的是

6、()AG 只與行星本身的質(zhì)量有關(guān)，與太陽(yáng)的質(zhì)量無(wú)關(guān)BG 只與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān)，與行星本身的質(zhì)量無(wú)關(guān) CG 與行星本身的質(zhì)量和太陽(yáng)的質(zhì)量均有關(guān)DG 與行星本身的質(zhì)量和太陽(yáng)的質(zhì)量均無(wú)關(guān)是ABCD4把行星運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)以后，開普勒第三定律可以寫為3. 太陽(yáng)與行星間的引力大小為F = G，其中G為比例系數(shù)，由此關(guān)系式可知 G的單位 )T2= kr3,則可推N m 2/kg 2 N kg2/m2 m3/kg s2 kg m/s2A. 行星受太陽(yáng)的引力為B. 行星受太陽(yáng)的引力都相同C.行星受太陽(yáng)的引力為D. 質(zhì)量越大的行星受太陽(yáng)的引力一定越小4. 太陽(yáng)對(duì)木星的引力是4.17 X 1023N，它們之

7、間的距離是7.8X 1011m，已知木星質(zhì)量約為2X 1027kg，求太陽(yáng)的質(zhì)量。（太陽(yáng)與行星間的引力公式中的比例系數(shù)G=6.67 X 10-11N m2kg2）1行星之所以能繞太陽(yáng)運(yùn)行，是因?yàn)锳 .行星運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性作用B .太陽(yáng)是宇宙的控制中心，所有的星體都繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)C.太陽(yáng)對(duì)行星有約束運(yùn)動(dòng)的引力作用D .行星對(duì)太陽(yáng)有排斥力的作用m 和太2試根據(jù)開普勒第三定律及其它規(guī)律推導(dǎo)：行星與太陽(yáng)間的引力與行星的質(zhì)量 陽(yáng)的質(zhì)量 M 的乘積成正比，與它們間的距離 R 的平方成反比。3宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的近似圓形的軌道上，如果軌道半徑是地球軌道半 徑的 9 倍，那么宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是多少年

8、？若已知地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的速度時(shí) 30km/s，則該宇宙飛船繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)速度是多少？62 太陽(yáng)與行星間的引力精講精練例 1 思路分析 本題考察了牛頓第三定律和太陽(yáng)與行星間的引力關(guān)系。由牛頓第三定律可知，行星對(duì)太陽(yáng)的引力和太陽(yáng)對(duì)行星的引力是作用力與反作用力，所以A 正確， C錯(cuò)誤。由太陽(yáng)對(duì)行星的引力表達(dá)關(guān)系可知 B 、D 錯(cuò)誤。答案： A例 2 思路分析 新行星和地球都繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)， 遵循的共同規(guī)律是， 這就是向心 力的來(lái)源，用周期表示向心力即可求得距離關(guān)系。解： 設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為 M ，地球質(zhì)量為，新行星與太陽(yáng)的距離分別為，它們的周期分別為， 太陽(yáng)與行星的引力提供向心力，則有：（1）（2） 由（ 1）（ 2）兩