1、2010年高中一年級物理學(xué)科“太陽與行星間的引力”問題導(dǎo)學(xué)案高中一年級物理學(xué)科“問題指導(dǎo)方案”本發(fā)明提供太陽與行星間的引力【課型】問題生成解決展開課【學(xué)習(xí)目的】1 .理解太陽和行星之間引力的存在2 .開普勒行星運(yùn)動定律和牛頓第三定律可以導(dǎo)出太陽和行星之間的引力表示式3 .了解萬有引力定律的思維方法和過程，了解萬有引力定律的意義，掌握萬有引力定律公式4 .我們知道，任何物體之間都存在著引力定律，遵循著相同的法則?！局攸c(diǎn)】1、理解太陽和行星之間的引力2 .培養(yǎng)科學(xué)精神、科學(xué)思想方法【難點(diǎn)】1 .太陽和行星間引力的導(dǎo)出2 .根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知情況確定探究點(diǎn)【自我主導(dǎo)學(xué)】古人對行星運(yùn)動的認(rèn)識是？1 .太陽

2、對行星的引力(1)行星圍繞太陽作大致等速的圓周運(yùn)動時(shí)，必要的向心力是由_ _ _ _ _ _ _ _ _ _給予的。(2)向心力的基本公式，包括：(3)周期表所示的向心力公式。(4)代入開普勒第三定律的公式為：(5)太陽對行星的引力與行星成正比，與行星成反比。 對于任何行星都成立的關(guān)系式是。2 .行星對太陽的引力根據(jù)牛頓第三定律，我們知道太陽吸引行星的話，行星和太陽就會吸引云同步，因此行星能夠得到吸引太陽的力的表達(dá)式是3 .太陽和行星之間的吸引力概括太陽和行星之間的相互引力的大小，太陽和行星之間的引力的大小與成正比，【例題精析】關(guān)于太陽對行星的引力，以下說法正確的是()a .由于太陽對行星的引

3、力給出行星勻速圓周運(yùn)動的向心力，所以可知太陽對行星的引力f與太陽到行星的距離r成反比b .我們知道，太陽對行星的引力賦予行星圍繞太陽運(yùn)動的向心力，所以太陽對行星的引力f與行星運(yùn)動速度的平方成正比c .太陽對不同行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽之間距離的平方成反比d以上的說法是錯(cuò)誤的例2 :在開普勒第三定律中，證明各行星繞太陽軌道周期的平方與公轉(zhuǎn)軌道半徑的三次方比k是太陽質(zhì)量的常數(shù)。擴(kuò)張：在解決有關(guān)行星運(yùn)動的問題時(shí)，把行星的運(yùn)動近似為勻速圓周運(yùn)動，經(jīng)常使用勻速圓周運(yùn)動的向心力是由太陽對行星的引力提供的這一思維方法。 研究其他天體運(yùn)動也同樣可以使用該思維方法，但是天體運(yùn)動的向心力是由位于

4、圓心處的天體的重力提供的?！竞粚?shí)基礎(chǔ)】關(guān)于太陽對行星的引力，以下說法正確的是()a .太陽對行星的引力等于行星進(jìn)行勻速圓周運(yùn)動的向心力b .太陽對行星的引力的大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽之間的距離成反比c .太陽對行星的引力是通過實(shí)驗(yàn)得到的d .太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒行星的運(yùn)行規(guī)律和行星圍繞太陽勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律導(dǎo)出的關(guān)于行星對太陽的引力在以下的說法中正確的是()a .行星對太陽的引力是與太陽對行星的引力相同性質(zhì)的力b .行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關(guān)c .太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力d .行星對太陽的引力的大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星離太陽的距

5、離成反比3 .下面的說法正確的是()a .在探索太陽對行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式。 這個(gè)關(guān)系式其實(shí)是牛頓的第二定律，可以在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證b .在探索太陽對行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式。 這個(gè)關(guān)系式實(shí)際上是勻速圓周運(yùn)動的公式，它是從速度的定義式中得出的c .在探索太陽對行星的引力規(guī)律時(shí)，我們引用了公式。 這個(gè)關(guān)系式是開普勒的第三定律，實(shí)驗(yàn)室可以證明d .探索太陽對行星引力定律時(shí)使用的三個(gè)公式，都可以在實(shí)驗(yàn)室證明4 .把行星運(yùn)動幾乎看作勻速圓周運(yùn)動后，開普勒的第三定律如果可以寫成T2=kr3，則可以推一推()a .行星受到太陽引力是因?yàn)閎 .行星受到太陽的引力c .行星受到太陽的引力d .質(zhì)

6、量越大的行星，太陽的引力越大關(guān)于太陽和行星之間的引力，以下說法正確的是()a .太陽對行星的引力和行星對太陽的引力是一對平衡力b .太陽對行星的引力和行星對太陽的引力是作用力和反作用力的關(guān)系c .太陽和行星之間的引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者的距離的平方成反比d以上的說法是錯(cuò)誤的6 .根據(jù)開普勒定律，我們得出的正確結(jié)論是()a .人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球處于橢圓的焦點(diǎn)b .衛(wèi)星遠(yuǎn)離地球，原來如此速度減小c .衛(wèi)星離地球遠(yuǎn)，原來如此周期變大d同一顆衛(wèi)星繞著不同的行星轉(zhuǎn)，其值都是一樣的【提高智能】1 .有與地球相同密度的行星，如果其表面的重力加速度是地上重力加速度的4倍，

7、那么該行星的質(zhì)量就是地球的質(zhì)量()A.1/4 B. 4倍C. 16倍D. 64倍。關(guān)于太陽和行星之間引力的表現(xiàn)式，以下說法正確的是()a .公式中的g是引力常量，這是人為規(guī)定的當(dāng)b.r接近零時(shí)，太陽和行星之間的引力變?yōu)闊o限大c .太陽和行星受到的引力總是大小相等，方向相反，是一對平衡力d .太陽和行星受到的引力總是大小相等，方向相反，是一對作用力和反作用力關(guān)于太陽和行星之間的引力，以下說法正確的是()a .神圣而永恒的天體不需要勻速圓周運(yùn)動。 因?yàn)閳A周運(yùn)動是最美的。b .行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的向心力來源于太陽對行星的引力c .牛頓認(rèn)為，物體運(yùn)動狀態(tài)變化的原因是受力。 行星圍繞太陽運(yùn)動，一定受到了力的

8、作用。d .牛頓將地面動力學(xué)關(guān)系應(yīng)用于天體之間的相互作用，導(dǎo)出了太陽和行星之間的引力關(guān)系在宇宙發(fā)展進(jìn)化的理論中，有“宇宙膨脹說”這一說法。 根據(jù)天體距離越來越大的理論，很久以前，太陽系中的地球公轉(zhuǎn)狀況就比現(xiàn)在()。a .公轉(zhuǎn)半徑大b .軌道周期小c .公轉(zhuǎn)速度大d .公轉(zhuǎn)角速度小5 .火星和地球都圍繞太陽勻速圓周運(yùn)動的話，現(xiàn)在知道地球的質(zhì)量、公轉(zhuǎn)的周期和地球和太陽之間的距離，現(xiàn)在又測量火星圍繞太陽運(yùn)動的周期，可以根據(jù)上述已知量求出()。a .火星的質(zhì)量b .火星和太陽之間的距離c .火星的加速度的大小d .火星勻速圓周運(yùn)動速度的大小6 .假定地球和月球之間的引力與地球表面物體受到的重力具有相同

9、性質(zhì)，即力的大小與距離的平方成反比。 已知月心和地心的距離是地球半徑的60倍，地球表面的重力加速度是9.8m/s2，我們試著修正月亮繞地球旋轉(zhuǎn)的向心加速度。【出類拔萃】1 .假定一顆星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍，半徑約為地球的一半。 如果地球上的近地點(diǎn)衛(wèi)星的周期是84分鐘的話，那個(gè)地球上的近地點(diǎn)衛(wèi)星的周期是多少2 .在牛頓導(dǎo)出的太陽和行星之間的引力公式中，引力的大小與其距離的n次方(n2 )成反比，如果各行星的周期與其軌道半徑的平方成正比，那么n的值是多少？3 .宇宙飛船以a=g/2的加速度均等地加速上升，由于過重現(xiàn)象，用彈子秤質(zhì)量為10 kg的物體的重量是75 N。 由此可知，宇宙飛船的位置離

10、地面有多高。 (地球半徑6400 km公里，g=10米/s2)4 .靠近附近的兩個(gè)類星體，必須分別以一定的速度旋轉(zhuǎn)那些線上的某個(gè)點(diǎn)，才能在引力定律的作用下將它們拉近。 已知這兩個(gè)恒星質(zhì)量在m1、m2處遠(yuǎn)離l，求出這兩個(gè)類星體的旋轉(zhuǎn)周期參考答案例1分析：這是研究太陽對行星引力的大小與多少量有關(guān)的問題，在解決這個(gè)問題時(shí)應(yīng)該找出各量的關(guān)系，通過導(dǎo)出得到最后的表達(dá)式，可以得到正確的結(jié)論。由向心力表達(dá)式F=mv2/r、v和t的關(guān)系式v=2r/T得到F=42mr/T2 根據(jù)開普勒第三定律r3/T2=k變形T2=r3/k 有聯(lián)立F=42km/r2因此，太陽對不同行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽之間

11、的距離的平方成反比。行星繞太陽運(yùn)動的原因是受到太陽的引力，引力的大小與行星質(zhì)量、太陽質(zhì)量以及行星到太陽的距離(行星公轉(zhuǎn)軌道半徑)有關(guān)。 此引力使行星產(chǎn)生向心加速度，而向心加速度與行星公轉(zhuǎn)的周期和軌道半徑有關(guān)，從而可以構(gòu)建太陽質(zhì)量和行星公轉(zhuǎn)的周期和軌道半徑之間的關(guān)系。設(shè)太陽質(zhì)量為m，某行星質(zhì)量為m，行星圍繞太陽的軌道周期為t，半徑為r。 行星軌道基本上被視為圓，引力定律提供行星公轉(zhuǎn)的向心力可以得到其中，g是行星和太陽間引力式中的比例系數(shù)，與太陽、行星也沒有關(guān)系。 可以看出，恒星繞太陽軌道周期的平方與公轉(zhuǎn)軌道半徑的三次方之比k是關(guān)于太陽質(zhì)量的一定量?！竞粚?shí)基礎(chǔ)】一、1.AD 2.A 3.AB 4.C 5.BC 6.ABC【提高智能】1.d2. d3. BCD4. BC5. BCD6. 310-3米/s 2【出類拔萃】1. 9.9分鐘2. n=33、解析：應(yīng)用第二定律和引力定律知識解決這個(gè)問題。 設(shè)物體所在位置的高度為h，重力加速度為g ，物體在地球表面