河北省张家口一中高一物理 6.2《太阳与行星间的引力》学案

1、第6章 第二节 太阳与行星间的引力 三维目标知识与技能知道行星绕太阳做圆周运动的原因是受到太阳对行星的引力提供向心力。会推导太阳与行星间的引力。过程与方法了解行星与太阳间的引力公式的建立和发展过程。应用圆周运动的规律,运用数学方法推导引力的定量关系。情感态度与价值观通过牛顿在前人的基础上推导引力的定量关系的思想过程，体味科学研究的艰巨性，长期性，连续性。教学重点太阳与行星间引力的定量关系。教学难点行星对太阳引力的类比猜想。教学过程开普勒行星运动定律1 椭圆轨道定律2 面积定律3 周期定律根据这三定律我们已经知道了行星的运动规律，行星之所以绕太阳做圆周运动，是什么原因呢？在本节和下一节将追寻着牛

2、顿的足迹，来探索万有引力定律。【新课教学】牛顿认为，力是改变物体运动状态的原因，即以任何方式改变速度（包括方向）都需要力，因此使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力。这个力是什么力呢？（太阳对它的引力）太阳对行星的引力1、猜想与模型简化(1)猜想：太阳对行星的引力与什么因素有关？_引导学生分析：问题1:太阳与行星的形状，大小与它们之间的距离相比较对研究问题的影响是否可以忽略不计？问题2: 太阳与行星之间是真空，对太阳与行星的引力有无影响？结论：_（2） 模型简化：若要解决椭圆轨道的运动，根据现在的知识水平可作如何简化？ _（3） 2太阳对行星的引力问题探究：（1）根据开普勒行星运动第

3、一、第二定律，在行星轨道为圆的简化模型下，行星做何种运动？（2）做匀速圆周运动的物体必定有力提供向心力，行星的运动是什么力提供向心力？（3）向心力公式有多个，我们选择哪个公式推导出太阳对行星的引力，为什么？（4）不同行星的公转周期T是不同的，F跟r的关系式中不应出现周期T，我们可运用什么知识把T消去？学生交流:1_2_3_4_合作交流：由上述问题探究，请同学们推导出太阳对行星的吸引力的表达式设行星的质量为 m 行星到太阳的距离为 r公转周期 TF=42mr/T2由开普勒第三定律r3/T2=k 可得T2= r3/ k由 F=42km/r2式表明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

4、间的距离的二次方成反比Fm/r2。行星对太阳的引力问题1:行星对太阳的引力与太阳对行星的引力两个力是什么关系？需联系到什么定律？问题2:根据这一定律，行星对太阳的引力与什么因素又关？归纳：1、_2、_太阳与行星间的引力探究：1、利用太阳对行星的作用力和行星对太阳的作用力的关系，猜想太阳与行星间作用力与M,m,r的关系。2、写出太阳与行星间引力的关系式。_2、引入比例常数G，可得: F=_对此式进行说明：（1）_（2）_（3）_【课堂练习】1、在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力(运动学)，另一些问题则是根据物体所受的力推测它的运动（动力学）。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过

5、的内容或做过的练习中各找一个例子吗？2. 两个行星的质量分别为 m1和m2 ，绕太阳运行的轨道半径分别是r1 和r2 ，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为多少?四、对“说一说”栏目问题的讨论本节“说一说”栏目提出：“如果要验证太阳与行星之间引力的规律是否适用于行星与它的卫星，我们需要观测这些卫星运动的哪些数据？观测前你对这些数据的规律有什么假设？”我们知道，在推测和分析太阳与行星之间引力规律的过程中，应用了开普勒行星运动定律和牛顿运动定律，而开普勒行星运动定律是开普勒根据研究天文学家第谷的行星观测记录发现的。因此，要验证太阳与行星之间引力的规律是否适用于行星与它的卫星，必须验证开普勒行星运动定律是否适用于围绕行星运转的卫星。这就需要观测卫星的运动，测出这些卫星围绕行星运转的轨道半径r和公转周期T，看看是否符合：，并假设卫星围绕行星的运动是匀速圆周运动（限于我们目前的数学基础，作这样的简化假设是必要的）。经过类似的分析过程，即可得出公式同样适用于行星与卫星间的引力。课堂小结：通过本节课的学习，我们了解了:1、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