2019-2020年高中物理《太陽與行星間的引力》導(dǎo)學(xué)案新人教版必修2

1、2019-2020年高中物理太陽與行星間的引力導(dǎo)學(xué)案新人教版必修2【課題】：太陽與行星間的引力【課型】問題生成解決拓展課【學(xué)習(xí)目標(biāo)】理解太陽與行星間引力的存在2 能根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式3了解萬有引力定律得出的思路和過程，理解萬有引力定律的含義，掌握萬有引力定律的公式；4知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律。【重點(diǎn)】1、太陽與行星間引力的理解2、科學(xué)精神、科學(xué)思想方法的培養(yǎng)【難點(diǎn)】1、對太陽與行星間引力的推導(dǎo)2、據(jù)學(xué)生認(rèn)知情況確定探究點(diǎn)【自主導(dǎo)學(xué)】古人對行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)？1太陽對行星的引力 行星繞太陽做近似勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要的向心力由 提

2、供的。 TOC o 1-5 h z 向心力的基本公式 。(3 )周期表示的向心力公式 。 代入開普勒第三定律后的表達(dá)式為 。 太陽對行星的引力與 成正比，與 成反比；對任何行星都成立的關(guān)系式應(yīng)為。2行星對太陽的引力根據(jù)牛頓第三定律， 可知太陽吸引行星的同時(shí)， 行星也吸引太陽，由此可得行星吸引太陽的力的表達(dá)式應(yīng)為。3太陽與行星間的吸引力概括太陽與行星間的相互引力大小可知，太陽與行星間的引力的大小與成正比，與 成反比，即表達(dá)式為 ，相互引力的方向沿著?！纠}精析】例 1 關(guān)于太陽對行星的引力，下列說法中正確的是（ ）太陽對行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，因此有，由此可知，太陽對行星的引力

3、 F 引與太陽到行星的距離 r 成反比太陽對行星的引力提供行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的向心力，因此有，由此可知，太陽對行星的引力F 引與行星運(yùn)動(dòng)速度平方成正比C太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離的二次方成反比D.以上說法均不對例 2：證明開普勒第三定律中，各行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的平方與公轉(zhuǎn)軌道半徑的三次方的比值 k 是與太陽質(zhì)量有關(guān)的恒量。拓展： 在解決有關(guān)行星運(yùn)動(dòng)問題時(shí)， 常常用到這樣的思路： 將行星的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周 運(yùn)動(dòng)， 而勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力則由太陽對行星的引力提供。 研究其它天體運(yùn)動(dòng)也同樣可以 用這個(gè)思路，只是天體運(yùn)動(dòng)的向心力由處在圓心處的天體對它的引力提供。夯實(shí)

4、基礎(chǔ)】下面關(guān)于太陽對行星的引力說法中正確的是（）A 太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比太陽對行星的引力是由實(shí)驗(yàn)得出的太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運(yùn)行定律和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來的下列關(guān)于行星對太陽的引力的說法中正確的是（）A 行星對太陽的引力與太陽對行星的引力是同一性質(zhì)的力行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關(guān)太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星距太陽的距離成反比下列說法正確的是（）A在探究太陽對行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式，這個(gè)關(guān)

5、系式實(shí)際上是牛頓第二定律，是可以在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證的在探究太陽對行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式，這個(gè)關(guān)系式實(shí)際上是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 的一個(gè)公式，它是由速度的定義式得來的在探究太陽對行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式，這個(gè)關(guān)系式是開普勒第三定律，是 可以在實(shí)驗(yàn)室中得到證明的在探究太陽對行星的引力規(guī)律時(shí)，使用的三個(gè)公式，都是可以在實(shí)驗(yàn)室中得到證明的把行星運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)以后，開普勒第三定律可寫為 T2= kr3,則可推得（）A 行星受太陽的引力為行星受太陽的引力都相同行星受太陽的引力質(zhì)量越大的行星受太陽的引力一定越大關(guān)于太陽與行星間的引力，下列說法中正確的是（）A .太陽對行星的引力與行星對太

6、陽的引力是一對平衡力太陽對行星的引力與行星對太陽的引力是作用力與反作用力的關(guān)系太陽與行星間的引力大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者的距離的平方成反比以上說法均不對根據(jù)開普勒定律，我們可以推出的正確結(jié)論有（）A .人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，速率越小衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，周期越大同一衛(wèi)星繞不同的行星運(yùn)行，的值都相同知能提升】 TOC o 1-5 h z 有一星球的密度與地球的密度相同，但它表面處的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，則該星球的質(zhì)量將是地球質(zhì)量的（）1/4 B. 4倍 C. 16倍 D. 64倍。 對于太陽與行星間引力的表述式，下面說法中正確

7、的是（）公式中G為引力常量，它是人為規(guī)定的當(dāng) r 趨近于零時(shí)，太陽與行星間的引力趨于無窮大太陽與行星受到的引力總是大小相等的、方向相反，是一對平衡力太陽與行星受到的引力總是大小相等的、方向相反，是一對作用力與反作用力 關(guān)于太陽與行星間的引力，下列說法正確的是（）A .神圣和永恒的天體的勻速圓周運(yùn)動(dòng)無需要原因，因?yàn)閳A周運(yùn)動(dòng)是最美的。B .行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的向心力來自太陽對行星的引力牛頓認(rèn)為物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因是受到力的作用。行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)，一定受到了力的作用。牛頓把地面上的動(dòng)力學(xué)關(guān)系應(yīng)用到天體間的相互作用，推導(dǎo)出了太陽與行星間的引力關(guān)系在宇宙發(fā)展演化的理論中，有一種學(xué)說叫“宇宙膨脹說”，就

8、是天體的距離在不斷增大，根據(jù)這理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比（）A .公轉(zhuǎn)半徑較大公轉(zhuǎn)周期較小公轉(zhuǎn)速率較大公轉(zhuǎn)角速度較小若火星和地球都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，今知道地球的質(zhì)量、公轉(zhuǎn)的周期和地球與太陽之間的距離，今又測得火星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期，則由上述已知量可求出（）A .火星的質(zhì)量火星與太陽間的距離火星的加速度大小火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小假設(shè)地球與月球間的引力與地球表面物體受到的重力是同種性質(zhì)的力，即力的大小與距離的二次方成反比。已知月心和地心的距離是地球半徑的60 倍，地球表面的重力加速度為9.8m/s 2，試計(jì)算月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度?！境鲱惏屋汀?假設(shè)某

9、星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9 倍，半徑約為地球的一半。若地球上近地衛(wèi)星的周 期為 84 分鐘. 則該星球上的近地衛(wèi)星的周期是多少？ 如果牛頓推導(dǎo)的太陽與行星間引力的表達(dá)式中，弓I力的大小與其距離的n次方（nz2） 成反比，各行星的周期與其軌道半徑的二次方成正比，則 n 的值是多大？3飛船以a= g/2的加速度勻加速上升，由于超重現(xiàn)象，用彈簧秤測得質(zhì)量為10 kg的物體重量為75 N.由此可知，飛船所處位置距地面高度為多大？（地球半徑為6400 km , g= 10 m/s2）4.兩顆靠得很近的恒星，必須各以一定的速率繞它們連線上某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，才不至于由于萬 有引力的作用而將它們吸引到一起.已知這兩

10、顆恒星的質(zhì)量為mm2，相距L,求這兩顆恒星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期.參考答案例 1 解析： 這是一道研究太陽對行星引力大小與什么量有關(guān)的問題，解決此問題時(shí)應(yīng)找 出各量的關(guān)系，通過推導(dǎo)得到最后表達(dá)式，才能得到正確的結(jié)論。由向心力表達(dá)式 F= mv2/r和v與T的關(guān)系式v=2 n r/T得F= 4 n 2mr/T 2根據(jù)開普勒第三定律 r3/T2=k 變形得T2= r3/k聯(lián)立有 F= 4 n 2k m/r2故太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間距離的二次方成反比。例 2 解析：行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的原因是受到太陽的引力，引力的大小與行星質(zhì)量、太陽質(zhì)量 及行星到太陽的距離（行星公轉(zhuǎn)軌道半徑）有關(guān)。

11、這個(gè)引力使行星產(chǎn)生向心加速度，而向心 加速度與行星公轉(zhuǎn)的周期和軌道半徑有關(guān)， 這樣就能建立太陽質(zhì)量與行星公轉(zhuǎn)周期和軌道半 徑之間的聯(lián)系。設(shè)太陽質(zhì)量為 M，某行星質(zhì)量為 m，行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為 T,半徑為R。將行星軌道近似 看作圓，萬有引力提供行星公轉(zhuǎn)的向心力，有得到，其中 G 是行星與太陽間引力公式中的比例系數(shù)，與太陽、行星都沒有關(guān)系?？梢娦抢@太陽 公轉(zhuǎn)周期的平方與公轉(zhuǎn)軌道半徑的三次方的比值k是與太陽質(zhì)量有關(guān)的恒量。夯實(shí)基礎(chǔ) 】1.AD 2.A 3.AB 4.C 5.BC 6.ABC知能提升 】1.D 2.D 3.BCD 4.BC 5.BCD 6. 3 X0-3m/s2【出類拔萃】1. 9.9 分鐘 2. n=33. 解析：該題應(yīng)用第二定律和萬有引力的知識(shí)來求解，設(shè)物體所在位置高度為h,重力加速度為g,物體在地球表面重力加速度為 g,則 TOC o 1-5 h z F-mg= mag= Gg= G由式得：g= -a =-=由、得