太陽與行星間的引力萬有引力定律

太陽與行星間的引力萬有引力定律1．知道太陽與行星間的引力是行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的原因，是行星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．2．知道太陽和行星間引力的方向和表達(dá)式，知道牛頓運(yùn)動(dòng)定律在推導(dǎo)太陽和行星間引力時(shí)的作用．3．知道萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的思路和過程，知道地球上重物下落和天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性．4．知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的引力，知道萬有引力定律的適用范圍．教學(xué)目標(biāo)師：提問：請(qǐng)同學(xué)們從運(yùn)動(dòng)的描述角度思考：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義是什么？兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對(duì)作用力和反作用力，總是滿足大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)物體上師：提問：請(qǐng)同學(xué)們從運(yùn)動(dòng)的描述角度思考：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義是什么？由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上物體受到的引力是地球上的67×10－11N·m2/kg2)()4．知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的引力，知道萬有引力定律的適用范圍．D．太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運(yùn)動(dòng)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C．太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是由實(shí)驗(yàn)得出的6．了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義，體會(huì)在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性．[點(diǎn)評(píng)]注意本類題目中“地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．當(dāng)r→0時(shí)，兩物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，萬有引力定律不再適用，B項(xiàng)錯(cuò)誤；師：提問：請(qǐng)同學(xué)們從運(yùn)動(dòng)的描述角度思考：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義是什么？地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計(jì)，但在質(zhì)量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用兩個(gè)物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍是否存在其他物體無關(guān)萬有引力定律的得出過程5．會(huì)用萬有引力進(jìn)行簡單計(jì)算，知道公式中r的物理意義，了解引力常量G的測(cè)定在科學(xué)史上的重大意義．6．了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義，體會(huì)在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性．教學(xué)目標(biāo)【重點(diǎn)】探究太陽與行星間的引力與哪些因素有關(guān)．【難點(diǎn)】(1)探究太陽與行星間的引力與哪些因素有關(guān)．(2)幫助學(xué)生用已有知識(shí)自主探究出三種引力的大?。攸c(diǎn)難點(diǎn)本節(jié)課我們將追尋牛頓的足跡，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式(牛頓第二定律在圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用)推導(dǎo)出太陽對(duì)行星的引力與行星的質(zhì)量、行星與太陽間的距離的比例關(guān)系，再根據(jù)牛頓第三定律推出行星對(duì)太陽的引力與太陽的質(zhì)量、太陽與行星間的距離的比例關(guān)系，從而進(jìn)一步得到太陽與行星間的引力所遵循的規(guī)律，為重新“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律打下基礎(chǔ)．教學(xué)建議本節(jié)主要內(nèi)容就是介紹科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)原因的各種猜想，及運(yùn)用舊知識(shí)推導(dǎo)太陽與行星間的引力．在介紹是什么原因使行星繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)，教師可補(bǔ)充一些材料，使學(xué)生領(lǐng)略前輩科學(xué)家對(duì)自然奧秘不屈不撓的探索精神和對(duì)待科學(xué)研究一絲不茍的態(tài)度．在推導(dǎo)太陽與行星間的引力時(shí)，教師可先引導(dǎo)學(xué)生理清推導(dǎo)思路，然后放手讓學(xué)生自主推導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位.教學(xué)建議【導(dǎo)入一】目前已知太陽系中有8顆大行星．它們通常被分為兩組：內(nèi)層行星(水星、金星、地球、火星)和外層行星(木星、土星、天王星、海王星)，內(nèi)層行星體積較小，主要由巖石和鐵組成；外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質(zhì)組成．哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”那么是什么原因使行星繞太陽運(yùn)動(dòng)呢？伽利略、開普勒以及法國數(shù)學(xué)家笛卡兒都提出過自己的解釋．然而，只有牛頓才給出了正確的解釋……新課導(dǎo)入八大行星繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，是什么原因造成的呢？我們這節(jié)課就一起來探究這個(gè)問題．【導(dǎo)入二】師：提問：請(qǐng)同學(xué)們從運(yùn)動(dòng)的描述角度思考：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義是什么？生：思考、回答、交流：第一定律揭示了描述行星運(yùn)動(dòng)的參考系及其運(yùn)動(dòng)軌跡；第二定律揭示了行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過不同位置的快慢情況，近日點(diǎn)附近速度大，遠(yuǎn)日點(diǎn)附近速度?。坏谌山沂玖瞬煌行请m然橢圓軌道和環(huán)繞周期不同，但由于中心天體相同，所以共同遵循軌道半長軸的三次方與周期的二次方比值相同的規(guī)律．新課導(dǎo)入師：開普勒在1609和1619年發(fā)表了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律，解決了描述行星運(yùn)動(dòng)的問題，但好奇的人們，面向天穹，深情地叩問：是什么力量支配著行星繞著太陽做如此和諧而有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)呢？這節(jié)課我們就來認(rèn)識(shí)這些問題.新課導(dǎo)入1．太陽對(duì)行星的引力太陽對(duì)行星的引力，與行星的質(zhì)量m成________，與行星和太陽間距離的二次方成________，即F∝________．2．行星對(duì)太陽的引力行星對(duì)太陽的引力，與太陽的質(zhì)量M成________，與行星和太陽間距離的二次方成________，即F′∝________．太陽與行星間的引力知識(shí)必備知識(shí)點(diǎn)一正比反比正比反比3．太陽與行星間的引力太陽與行星間引力的大小與太陽和行星質(zhì)量的________成正比，與兩者距離的二次方成反比，即F＝___________．表達(dá)式中的G是比例系數(shù)，其大小與太陽和行星都無關(guān)．引力的方向沿二者的連線．知識(shí)必備乘積1．月—地檢驗(yàn)由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上物體受到的引力是地球上的________．根據(jù)牛頓第二定律，物體在月球軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度(月球公轉(zhuǎn)的向心加速度)應(yīng)該是它在地球表面附近下落時(shí)的加速度(自由落體加速度)的________．根據(jù)計(jì)算和測(cè)得的數(shù)據(jù)可以得出：地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一性質(zhì)的力．萬有引力定律知識(shí)必備知識(shí)點(diǎn)二2．萬有引力定律(1)內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的________成正比、與它們之間距離r的________成反比．(2)表達(dá)式：__________________．3．引力常量(1)大?。篏＝_______________________．(2)測(cè)定：英國物理學(xué)家_____________在實(shí)驗(yàn)室里比較準(zhǔn)確地測(cè)出了G值．知識(shí)必備乘積二次方6.67×10－11N·m2/kg2卡文迪許[想一想]如何驗(yàn)證太陽與行星間引力的規(guī)律適用于行星和衛(wèi)星之間？[要點(diǎn)總結(jié)]萬有引力定律的得出過程1．推導(dǎo)思想：把行星繞太陽的橢圓運(yùn)動(dòng)簡化為以太陽為圓心的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合開普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式.學(xué)習(xí)互動(dòng)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程考點(diǎn)一學(xué)習(xí)互動(dòng)學(xué)習(xí)互動(dòng)學(xué)習(xí)互動(dòng)[答案]AB學(xué)習(xí)互動(dòng)引力常量及對(duì)萬有引力定律的理解和計(jì)算考點(diǎn)二引力常量在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)的相互吸引力兩球心間的距離學(xué)習(xí)互動(dòng)學(xué)習(xí)互動(dòng)3．對(duì)萬有引力定律的理解四性內(nèi)容普遍性萬有引力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間，宇宙間任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力相互性兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對(duì)作用力和反作用力，總是滿足大小相等、方向相反、作用在兩個(gè)物體上宏觀性地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計(jì)，但在質(zhì)量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用獨(dú)立性兩個(gè)物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍是否存在其他物體無關(guān)學(xué)習(xí)互動(dòng)學(xué)習(xí)互動(dòng)[答案]AD[解析]萬有引力定律適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩球體質(zhì)量分布均勻時(shí)，可認(rèn)為球體質(zhì)量分布在球心計(jì)算萬有引力，故A、D項(xiàng)正確；當(dāng)r→0時(shí)，兩物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，萬有引力定律不再適用，B項(xiàng)錯(cuò)誤；大球球心周圍各部分對(duì)小球的引力合力為零，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．學(xué)習(xí)互動(dòng)圖6－2－1學(xué)習(xí)互動(dòng)[答案]BC(2)幫助學(xué)生用已有知識(shí)自主探究出三種引力的大小．地面上的一般物體之間的萬有引力比較小，與其他力比較可忽略不計(jì)，但在質(zhì)量巨大的天體之間，或天體與其附近的物體之間，萬有引力起著決定性作用[解析]萬有引力定律適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩球體質(zhì)量分布均勻時(shí)，可認(rèn)為球體質(zhì)量分布在球心計(jì)算萬有引力，故A、D項(xiàng)正確；師：提問：請(qǐng)同學(xué)們從運(yùn)動(dòng)的描述角度思考：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義是什么？生：思考、回答、交流：第一定律揭示了描述行星運(yùn)動(dòng)的參考系及其運(yùn)動(dòng)軌跡；D．太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運(yùn)動(dòng)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[點(diǎn)評(píng)]注意本類題目中“地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質(zhì)組成．本節(jié)課我們將追尋牛頓的足跡，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式(牛頓第二定律在圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用)推導(dǎo)出太陽對(duì)行星的引力與行星的質(zhì)量、行星與太陽間的距離的比例關(guān)系，再根據(jù)牛頓第三定律推出行星對(duì)太陽的引力與太陽的質(zhì)量、太陽與行星間的距離的比例關(guān)系，從而進(jìn)一步得到太陽與行星間的引力所遵循的規(guī)律，為重新“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律打下基礎(chǔ)．67×10－11NB．太陽對(duì)行星引力的大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離的二次方成反比兩個(gè)物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍是否存在其他物體無關(guān)(1)大小：G＝_______________________．哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質(zhì)組成．學(xué)習(xí)互動(dòng)重力與萬有引力的關(guān)系考點(diǎn)三[想一想]重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但能否說萬有引力就是重力呢？[要點(diǎn)總結(jié)]1．重力和緯度的關(guān)系(1)在兩極處的重力在兩極處，物體自轉(zhuǎn)需要的向心力為零，滿足mg＝________________，方向____________．指向地心外層行星體積要大得多，主要由氫、氦、冰物質(zhì)組成．哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”1．推導(dǎo)思想：把行星繞太陽的橢圓運(yùn)動(dòng)簡化為以太陽為圓心的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合開普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式.行星對(duì)太陽的引力，與太陽的質(zhì)量M成________，與行星和太陽間距離的二次方成由于月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，所以月球軌道上物體受到的引力是地球上的哥白尼說：“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球．”探究太陽與行星間的引力與哪些因素有關(guān)．目前已知太陽系中有8顆大行星．它們通常被分為兩組：內(nèi)層行星(水星、金星、地球、火星)和外層行星(木星、土星、天王星、海王星)，內(nèi)層行星體積較小，主要由巖石和鐵組成；2．如圖所示，兩個(gè)半徑分別為r1＝0.[點(diǎn)評(píng)]注意本類題目中“地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．引力常量在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的質(zhì)點(diǎn)相距1m時(shí)的相互吸引力3．太陽與行星間的引力萬有引力定律的得出過程[解析]太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是牛頓由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo)出來的，它不是實(shí)驗(yàn)得出的，選項(xiàng)A、D正確，C錯(cuò)誤；萬有引力定律的得出過程學(xué)習(xí)互動(dòng)物體隨地球自轉(zhuǎn)需要的向心力mg＋mω2R向心力增大學(xué)習(xí)互動(dòng)2．重力和高度的關(guān)系若物體距地面的高度為h，在忽略地球自轉(zhuǎn)的條件下有：mgh＝__________，可得：gh＝__________．這個(gè)關(guān)系式表明，隨著高度的增加，重力加速度會(huì)________．在計(jì)算時(shí)，高度這個(gè)因素有時(shí)是不能忽略的．減小學(xué)習(xí)互動(dòng)學(xué)習(xí)互動(dòng)[答案]C[點(diǎn)評(píng)]注意本類題目中“地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期為1年”經(jīng)常作為隱含條件出現(xiàn)．學(xué)習(xí)互動(dòng)[答案]D學(xué)習(xí)互動(dòng)備用習(xí)題備用習(xí)題[答案]AD[解析]通過完全獨(dú)立的途徑得出相同的結(jié)果，證明了地球表面上的物體所受地球的引力和地球與月球之間的引力是同一種性質(zhì)的力．物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由所受力的規(guī)律決定的，相同性質(zhì)的力產(chǎn)生相同性質(zhì)的加速度．備用習(xí)題2．如圖所示，兩個(gè)半徑分別為r1＝0.4m、r2＝0.6m，質(zhì)量分布均勻的實(shí)心球質(zhì)量分別為m1＝4.0kg、m2＝1.0kg，兩球間距離r0＝2.0m，則兩球間的相互引力的大小(G＝6.67×10－11N·m2/kg2)(

)A．等于6.67×10－11NB．大于6.67×10－11NC．小于6.67×10－11ND．不能確定[答案]C備用習(xí)題[答案]A備用習(xí)題[答案]3.2×10－7N備用習(xí)題備用習(xí)題自我檢測(cè)1．(萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程)(多選)下列關(guān)于太陽對(duì)行星的引力的說法中正確的是(

)A．太