物理必修22.太阳与行星间的引力学案设计

这是一份物理必修22.太阳与行星间的引力学案设计，共4页。学案主要包含了预习目标，预习内容，预习自测，知识连接，我的疑惑，学习目标，学习重点，学习难点等内容，欢迎下载使用。

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．能理解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表达式的研究思路。
【预习内容】
是什么原因使行星绕太阳运动的呢？
胡克、哈雷等认为：
牛顿认为：
2．行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，我们现在怎么办？把它简化为什么运动呢？
3. 太阳对不同行星的引力，与行星的 成正比，与行星和太阳间的 成反比。
【预习自测】
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
C．太阳对行星有约束运动的引力作用
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 ( )
A．牛顿第一定 B．牛顿第二定律
C．牛顿第三定律 D．开普勒第三定律
【知识连接】
在1665年，具有高明的数学才能的牛顿，根据自己独特的思路推导得出了含糊不清的行星绕太阳做圆周运动时，太阳对行星的引力与距离平方成反比的数学关系式，但没有弄清圆周运动一定需要这种力，也没有推导得出了行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比的数学关系式，更没有认识到引力的普遍性。在1679年，牛顿在与胡克等人的交流中，逐渐清楚圆周运动一定需要太阳对行星的与距离平方成反比的引力，并在自己创立的微积分的基础上，推导得出了行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比的数学关系式，但还没有认识到引力的普遍性。在1687年，在哈雷的鼓励和资助下，发表了传世之作——《自然哲学的数学原理》，终于领悟了万有引力的真谛，把地面上的力学和天上的力学统一在一起，形成了以牛顿三大运动定律为基础的经典力学体系。……
【我的疑惑】
探究案
【学习目标】
1．理解太阳与行星间引力的存在。
2．知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源。
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太阳与行星间引力时的作用。
【学习重点】
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。
【学习难点】太阳与行星间的引力公式的推导过程。
【方法指导】自主阅读、合作探究、精讲精练。
【自主探究】
探究一 太阳对行星的引力
1．行星在圆轨道上运动是否需要力？这个力是什么力提供的？这个力是多大？太阳对行星的引力，大小跟太阳与行星间的距离有什么关系吗？
2．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，写出行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。
3．行星运动的线速度v与周期T的关系式如何？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，写出用T表示向心力的表达式。
4．如何应用开普勒第三定律消去周期T？写出消去周期T后向心力的表达式。
引导：这是行星需要的向心力，我们要求的是太阳对行星的引力，这两个力有关系吗？
5．写出太阳对行星的引力F与距离r的比例式，说明比例式的意义。
探究二 行星对太阳的引力
行星对太阳的引力与太阳的质量M以及行星到太阳的距离r之间又有何关系？根据什么得出的？
【合作探究】太阳与行星间的引力
太阳与行星间的引力概括起来有什么关系式？
则太阳与行星间的引力大小表达式为？方向呢?
引导学生就课本第38页“说一说”栏目中的问题进行讨论，
例题1．两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=
练习 火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太阳间的引力提供火星运动的向心力。已知火星运行的轨道半径为r，运行的周期为T，引力常量为G，试写出太阳质量M的表达式。
【课后作业】 完成课时训练和课后练习与问题
【学习反思】
训练案
1．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
2．关于太阳与行星间引力的下列说法中正确的是 ( )
A．公式中的 G 是比例系数，是人为规定的
B．这一规律可适用于任何两物体间的引力
C．太阳与行星的引力是一对平衡力
D．检验这一规律是否适用于其它天体的方法是比较观测结果与推理结果的吻合性
3．如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是 ( )
A．行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力
B．行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力
C．行星同时受到太阳的万有引力和向心力
D．行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力不相等
4. 我国已启动月球探测计划“嫦娥工程”。图为设想中的“嫦娥一号”月球探测器飞行路线示意图。(1)在探测器飞离地球的过程中，地球对它的引力 (填“增大”、“减小”、“不变”)。(2)已知月球与地球质量之比为M月：M地=1：18。当探测器飞至月地连线上某点P时，月球与地球对它的引力恰好抵消，此时P到月球球心与地球球心的距离之比为 。(3)结合图中信息，通过推理，可以得出的结论是 ( )
①探测器飞离地球时速度方向指向月球
②探测器经过多次轨道修正，进入预定绕月轨道
③探测器绕地球的旋转方向与绕地球的旋转方向一致
④探测器进入绕月轨道后，运行半径逐渐减小，直至到达预定轨道
A、①③ B、①④ C、②③ D、②④
5．两个质量为50kg，相距1m的物体之间的引力？（G=6.67×10－11 N·m2/kg2）