6.2 太阳与行星间的引力 27张PPT

开普勒三定律 知识回顾 开普勒第一定律———轨道定律 所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上; 开普勒第二定律———面积定律 对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的面积; 开普勒第三定律———周期定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等. 太阳 行星 b v a k值与中心天体有关，而与环绕天体无关 太阳与行星间的引力 什么力来维持行星绕太阳的运动呢？ 行星为什么这样运动？ 德国天文学家，人们称颂他是“天空法律创制者”、“天体力学奠基人” 。 开普勒 科学的足迹 受到了来自太阳的类似于磁力的作用。　 意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱。 伽利略 行星为什么这样运动？ 科学的足迹 一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。　 法国伟大的哲学家、物理学家、数学家、生理学家。解析几何的创始人。 笛卡儿 行星为什么这样运动？ 科学的足迹 行星运动是因为行星的周围有旋转的物质（以太）作用在行星。 英国伟大物理学家、实验物理学家、仪器设计师和发明家。 胡 克 行星为什么这样运动？ 科学的足迹 行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力。　 英国伟大的天文学家和数学家。 哈 雷 行星为什么这样运动？ 科学的足迹 行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力。　 经典力学之父。英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。 牛 顿 行星为什么这样运动？ 科学的足迹 运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，不但从数学上论证了万有引力定律，而且把经典力学确立为完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体力学统一起来，实现了物理学史上第一次大的综合。 牛顿的思考 物体怎样才会不沿直线运动？ 以任何方式改变速度（大小、方向）都需要力！ （牛二） 行星沿圆周或椭圆运动，需要受到指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力！ 利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对行星的引力联系起来 追寻牛顿的足迹 建立模型 思考：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解出椭圆运动规律，那应该怎么办？能把它简化成什么运动呢？ 太阳 行星 a 行 星 轨道半长轴 a(106km) 轨道半短轴 b(106km) 水星 57.9 56.7 金星 108.2 108.1 地球 149.6 149.5 火星 227.9 226.9 木星 778.3 777.4 土星 1427.0 1424.8 天王星 2882.3 2879.1 海王星 4523.9 4523.8 八大行星轨道数据表 d太阳=1.39×106 km 行星直径 d (106km) 0.0048 0.012 0.013 0.0068 0.143 0.12 0.0051 0.0049 建立模型 太阳 行星 r 太阳 行星 a 诱思：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动？为什么？ 简化 行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供做向心力？ 这个力的方向怎么样？ 建立模型 诱思： 太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样定量关系？ F 太阳 Ｍ 行星 ｍ ｒ Ｖ 一、太阳对行星的引力 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由太阳对行星的引力来提供 追寻牛顿的足迹 2、天文观测难以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公转周期T 代入 追寻牛顿的足迹 有 3、根据开普勒第三定律 即 所以 代入 追寻牛顿的足迹 4、太阳对行星的引力 即 追寻牛顿的足迹 太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。 行星对太阳的引力 根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F/应满足 追寻牛顿的足迹 F F` 行星 太阳 由牛顿第三定律 追寻牛顿的足迹 G比例系数，与太阳、行星的质量无关 方向：沿着太阳和行星的连线 概括起来 小 结 1、太阳对 ... ...