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1、遼寧省沈陽市二十一中高中物理 太陽與行星間的引力導學案 新人教版必修2 【使用說明】1、認真閱讀教材內容，按層次完成自學部分； （☆☆為跳高題、☆為跑步題、無☆為走路題） 2、通過自學初步完成探究部分，標好疑點，以備展示、討論。 【學習目標】 1、 知道行星繞太陽運動的原因，知道太陽與行星間存在著引力作用。 2、 知道行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力來源。 3、 知道太陽與行星間引力的方向和表達式，知道牛頓定律在推導過程中的作用。 4、 領會將不易觀測的物理量轉化為易觀測的物理量的方法。 【自主學習】閱讀教材第六章第二節(jié)《太陽與行星間的引力》內容，完成自主學習部分。 導入

2、： 1、開普勒定律發(fā)現后，人們開始深入思考：什么原因使行星圍繞太陽運動？胡克認為，行星圍繞太陽運動是因為受到了太陽對它的 。 2、牛頓在前人的基礎上思考認為：以任何方式改變速度（包括改變速度的 ）都需要 。這就是說，使行星沿圓或橢圓運動，需要指向圓心或焦點的 ，這個力就是太陽對它的 。 于是，牛頓利用他的運動定律把行星的向心加速度與太陽對它的引力聯系了起來。牛頓還認為這種引力存在于 ，從而闡述了普遍意義的萬有引力定律。 一、 太陽對行星的引力 太陽對行星的引力F跟行星到太陽的距離r有關。根據開普勒第一、第二定律，行星繞太陽做勻

3、速圓周運動。向心力由太陽對行星的 來提供。 1、設行星的質量為m，速度為v，行星到太陽的距離為r，則行星繞太陽運動的向心力為 。 2、天文觀測難以直接得到行星運動的速度v，但是可以得到行星公轉的周期T，它們之間的關系為 。這個結果代入到向心力表達式得到 。 3、不同行星的公轉周期不同，F的表達式中不應出現T，所以要設法消去T。把開普勒第三定律 變形為 代入上式得到 。 4、這個式子中 是常量，對任何太陽系內的行星都是相同的。因而可以說太陽對行星的引力F與 成正

4、比，即 。 思考1：你能用文字表述這個式子的含義嗎？力F的方向是什么？受力物體是誰？ 二、行星對太陽的引力 思考2：從太陽與行星間相互作用的角度看，兩者的地位是等價的。也就是說，既然太陽對行星有引力，行星對太陽也有引力，這個力的受力物體是 。因此，行星對太陽的引力大小F′應該與 成正比，與 成反比。即 。方向是 。 三、 太陽與行星間的引力 綜合以上兩個比例式 ，根據作用力與反作用力的關系，F和F′應該是

5、 。太陽與行星間的引力大小與 成 比，與 成 比，即 。 寫成等式 。其中G是比例系數，與太陽、行星都沒有關系。 太陽與行星間的引力方向沿著 。 【自主探究】無☆全體都做、☆B級可做、☆☆A級可做。有簡單步驟，問題部分作出標記。 1、下面關于太陽對行星的引力的說法正確的是（ ） A、太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運動的向心力 B、太陽對行星的引力大小與行星的質量成正比，與行星和太陽間的距離成正比 C、

6、太陽對行星的引力由實驗得出的 D、太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導出來的 2、太陽對行星的引力提供了行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力，這個向心力大?。? ） A、與行星距太陽間的距離成正比 B、與行星距太陽間的距離成反比 C、與行星運動的速率的平方成正比 D、與行星距太陽的距離的平方成反比 5、下面關于行星繞太陽旋轉的說法中正確的是（ ） A、離太陽越近的行星周期越大 B、離太陽越遠的行星周期越大 C、離太陽越近的行星的向心加速度越大 D、離太陽越近的行星受到太陽的引力越大 【合作探究】小組探究，統(tǒng)一答案，進行分組展

7、示?！顬閷W科負責人展示。 1、如何驗證太陽與行星間的引力規(guī)律也適用于行星和衛(wèi)星之間？（提示：此規(guī)律來源于開普勒行星運動定律） 2、太陽的質量為M，一個繞它做勻速圓周運動的行星的軌道半徑為r，周期是T，試用兩種方法求出行星在軌道上的向心加速度。 3、把行星運動近似看作勻速圓周運動以后，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 B、行星受太陽的引力都相同 C、行星受太陽的引力 D、質量越大的行星受太陽的引力一定越大 4、關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

8、行星對太陽的引力是一對平衡力 B、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系 C、太陽與行星間的引力大小與太陽的質量、行星的質量成正比，與兩者距離的平方成反比 D、以上說法均不對 ☆5、兩個行星的質量分別為，繞太陽運行的軌道半徑分別為，若它們只受太陽引力的作用，那么這兩個行星的向心加速度之比為（ ） A、1 B、 C、 D、 ☆☆6、宇宙飛船進入一個圍繞太陽運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運行的周期是多少年？若已知地球繞太陽公轉的速度時30km/s，則該宇宙飛船繞太陽的公轉速度是多少？

9、 【課堂檢測】此部分不可提前完成，不可討論完成。 1、哈雷彗星繞太陽運動的軌道是比較扁的橢圓，下面說法中正確的是（ ） A、彗星在近日點的速率大于在遠日點速率 B、彗星在近日點的向心加速度大于它在遠日點的向心加速度 C、若彗星的周期為75年，則它的半長軸是地球公轉半徑的75倍 D、彗星在近日點的角速度大于它在遠日點的角速度 2、下列說法正確的是 ( ) A.行星繞太陽的橢圓軌道可以近似地看作圓形軌道，其向心力來源于太陽對行星的引力 B.太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力，所以行星繞太陽運轉而不是太陽繞行星運轉 C.太陽對行星的引力等于行星對太陽的引力，其

10、方向一定在兩者的連線上 D.所有行星與太陽間的引力都相等 3、如果認為行星圍繞太陽做勻速圓周運動，那么下列說法中正確的是（ ） A. 行星受到太陽的引力，提供行星做圓周運動的向心力 B. 行星受到太陽的引力，但行星運動不需要向心力 C. 行星同時受到太陽的引力和向心力的作用 D. 行星受到太陽的引力與它運行的向心力可能不等 E. 4、如果要驗證太陽與行星之間引力的規(guī)律是否適用于行星與它的衛(wèi)星，需要觀測衛(wèi)星的( ) A.質量 B.運動周期 C.軌道半徑 D.半徑 5、兩個行星的質量分別為m1和m2,繞太陽運動的軌道半徑分別為r1和r2,求： （1）它們與太陽間的引力之比； （2）它們的公轉周期之比。 【課后小結】