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高中物理第六章万有引力与航天第2节太阳与行星间的引力学案新人教版必修2

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6.2 太阳与行星间的引力

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课型

新课

流程

具 体内 容

方法指导

一、 目 标 导 学

一、学*目标:

齐读或

1、 知道行星绕太阳运动的原因,知道太阳与行星间存在着引力作用。

2、 知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源。

指名读,让学

3、 知道太阳与行星间引力的方向和表达式,知道牛顿定律在推导过 生 明 确 本 课

程中的作用。

4、 领会将不易观测的物理量转化为易观测的物理量的方法。

的任务以及

二、学*重点:

学*重点。

根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力

公式,记住推导出的引力公式。
三、学*难点 太阳与行星间的引力公式的推导过程。

1.匀速圆周运动的向心力线速度表达式为 Fn= 阳做匀速圆周运动时开普勒第三定律表达式为

。行星绕太 。

方法指导 借助工具书

二、 自 主 学 *

2.为什么说太阳对行星有引力作用?又为什么说行星对太阳也有引力 和 课 下 注 释

作用?

自主学*,同

时结合所查

3.太阳与行星间的引力大小跟哪些因素有关?沿什么方向?

找资料,认真 做好课前预

【复*回顾】 开普勒行星运动定律 第一定律:

*,教师巡视 指导。

第二定律:

1

第三定律:

1.提出问题 :根据我们已有的知识和经验,你认为太阳和行星间引 方法指导

力的大小可能跟哪些因素有关?

小组内交流

2.假设与猜想:

自学疑难问

3.建立物理模型: 大多数行星绕太阳 运动的轨道十分接*圆,可以将行星的轨

题并做好归 类整理。

道按“圆”处理。行星绕太阳做*似匀速

圆周运动,可以将行星的轨道按匀速圆周

运处理。

4. 演绎推理。

三、 推理过程:

问 1.太阳对行星的引力 题 [试一试]
推导太阳对行星的引力 F 跟行星的质量 m 及行星到太阳的距离 r 的关 探 系:

究 1.设行星的质量为 m,速度为 v,行星到太阳的距离为 r,则行星绕

太阳做匀速圆周运动的向心力为 F=



2.天文观测难以直接得到行星运动的速度 v,但是可以得到行星公转

的周期 T,则速度 v 与周期 T 关系为 v=

,则向心力的周期表

达式为 F=



3.不同行星的公转周期不同,F 的表达式中不应出现 T,所以要设法

消去 T。把开普勒第三定律

变形为

代入上式得到代入

向心力公式 F=



4、这个式子中

是常量,对任何太阳系内的行星都是相同的。

因而可以说太阳对行星的引力 F 与

成正比,与

成反比





[想一想] 太阳对行星的引力 F 的方向是什么?受力物体是谁?

2

2、行星对太阳的引力 [思考与讨论] 行星对太阳是否也有引力作用?如果有,与什么有关?

结论: 行星对太阳的引力 F’ 与 成反比,即 F’

成正比,与 。(类比法 )

三、太阳与行星间的引力 [思考与讨论] F 和 F ′是一对作用力和反作用力,那么可以得出 F 大小跟太阳质量 M、行星质量 m 的关系式有什么关系? (根据课本和下面的分析填空得出答案)

根据

定律,太阳对行星的引力 F 与行星对太阳的引力

F’大小相等。概括地说,太阳与行星间的引力大小与

成正比,与

F=

。式中 G 是比例系数,与

关系。太阳与行星间的引力方向沿着

成反比,即



都没有



[课后思考与讨论]

F

引=G

Mm r2

太阳与行星之间引力的规律是否也适用于地球和月球之

间?是否适用于任意两个物体之间?

3

四、 反 馈 提 升

1.行星之所以绕太阳运动,是因为 ( ) A.行星运动时的惯性作用 B.太阳是宇宙的控制中心,所以星体都绕太阳旋转

方法指导 小组展示,教 师对学生的

C.太阳对行星有约束运动的引力作用

回答做评析,

D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳 2.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等,其依据是
()

指明正确的 观点。

A.牛顿第一定定律

B.牛顿第二定律

C.牛顿第三定律

D.开普勒第三定律

3.(多选)下面关于太阳对行星的引力说法中的正确的是 ( )

A.太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力

B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间

的距离成反比

C.太阳对行星的引力规律是由实验得出的

D.太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆

周运动的规律推导出来的

4.两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动,它们的质量之比 m1:m2=p,轨

道半径之比 r1:r2=q,则它们的公转周期之比 T1:T2=

,它们

受到太阳的引力之比 F1:F2=



本节课我们追寻牛顿的足迹,探究了太阳和行星间的引力,经历了怎

样的探究历程?



1.科学猜想



2.抽象、简化模型



3.根据力和运动的关系得到:



4.根据牛顿第三定律,通过类比,得到:



5.归纳综合,得到引力公式:

4




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