太陽與行星的運(yùn)動(dòng)

太陽與行星間的引力

開普勒以驚人的毅力和非凡的數(shù)學(xué)天才對第谷二十余年的觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，歸納出行星運(yùn)動(dòng)三大定律，從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度對行星的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了精確的描述！人們更深入的思考：眾多科學(xué)家為此展開研究……行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？是什么原因使行星繞太陽運(yùn)動(dòng)？行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？

德國天文學(xué)家，人們稱頌他是“天空法律創(chuàng)制者”、“天體力學(xué)奠基人”

。開普勒

受到了來自太陽的類似于磁力的作用。

行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？

意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)。伽利略

一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓周運(yùn)動(dòng)。

行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？

法國偉大的哲學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、生理學(xué)家。解析幾何的創(chuàng)始人。笛卡兒

行星運(yùn)動(dòng)是因?yàn)樾行堑闹車行D(zhuǎn)的物質(zhì)作用在行星上帶動(dòng)行星一起運(yùn)動(dòng)。

行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？

英國偉大物理學(xué)家、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、儀器設(shè)計(jì)師和發(fā)明家。

胡克

行星繞太陽運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅颂枌λ囊Α?/p>

行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？

英國偉大的天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家。哈雷

行星繞太陽運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅颂枌λ囊Α?/p>

行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？

經(jīng)典力學(xué)之父。英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。

牛頓

運(yùn)用他所發(fā)明的微積分這一銳利的數(shù)學(xué)工具，從數(shù)學(xué)的角度論證了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅颂枌λ娜f有引力的作用。

牛頓的思考

物體怎樣才會(huì)不沿直線運(yùn)動(dòng)？

以任何方式改變速度（大小、方向）都需要力?。ㄅ６?/p>

行星沿圓周或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要受到指向圓心或橢圓焦點(diǎn)的力，這個(gè)力應(yīng)該就是太陽對它的引力！

利用他的運(yùn)動(dòng)定律把行星的向心加速度與太陽對行星的引力聯(lián)系起來,認(rèn)為提供行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力應(yīng)該就是來在太陽對行星的引力。追尋牛頓的足跡一、太陽對行星的引力(受力星體是行星m)

太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離的二次方成反比。∵∴1、行星圓周運(yùn)動(dòng)向心力2、行星圓周運(yùn)動(dòng)線速度3、開普勒第三定律將T代入得追尋牛頓的足跡二、行星對太陽的引力(受力星體是太陽M)三、太陽與行星間的引力

根據(jù)牛頓第三定律，太陽對行星引力F和行星對太陽的引力F`是對等的，所以F`應(yīng)滿足FF`行星太陽

因?yàn)镕=F`，所以概括起來有其中M指中心天體質(zhì)量，m指環(huán)繞天體質(zhì)量，r指中心天體與環(huán)繞天體間的距離方向：沿著太陽和行星的連線追尋牛頓的足跡G——比例系數(shù)，與太陽、行星的質(zhì)量無關(guān)

小結(jié)

開普勒用三句話概括了第谷積累的數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)，展示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，與原始數(shù)據(jù)相比，既深刻又簡潔。牛頓用數(shù)學(xué)方法結(jié)合他的運(yùn)動(dòng)定律，對于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律做了加工，得到了，提示了控制行星運(yùn)動(dòng)的力，比開普勒定律更深刻更簡潔。

然而，來源于開普勒定律，因此它只適用于行星與太陽之間的力。牛頓從這里以向前走了一大步，他的思想超越了行星與太陽！這就是下一節(jié)要學(xué)習(xí)的萬有引力定律。

例1、火星軌道半徑是地球軌道半徑的a倍，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的b倍，那么火星與太陽之間的引力約為地球與太陽間引力的多少倍？

解：設(shè)地球質(zhì)量為m1,火星質(zhì)量為m2,太陽質(zhì)量M;地球軌道半徑r1,火星軌道半徑r2,則：

由得

例2、地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的n倍，一飛行器處在地球與月球之間，當(dāng)它受到地球和月球的引力合力為零時(shí)，該飛行器距地心的距離與距月心的距離之比是多少？

解：據(jù)公式，月球與地球?qū)︼w行器的引力合力為零，設(shè)此時(shí)物地間距r1,物月間距r2.

則，所以

例3、一探月衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行，某時(shí)刻正好處于地心和月心的連線上，衛(wèi)星在此處所受地球引力與月球引力之比為4︰1.已知地球與月球的質(zhì)量之比約為81︰1，則該處到地心與到月心的距離之比約為多少？

解：設(shè)地球質(zhì)量為M,月球質(zhì)量為m，探月衛(wèi)星質(zhì)量m1.某時(shí)刻探月衛(wèi)星處于地心和月心連線上時(shí)，衛(wèi)星距離地心的距離為R，距離月心的距離為r.

太陽與行星間引力公式，同樣適用于該處，所以有：地球?qū)μ皆滦l(wèi)星的引力：月球?qū)μ皆滦l(wèi)星的引力：

所以由題意知：

故推得：0000物理學(xué)與人類文明…………01第一章：運(yùn)動(dòng)的描述0101質(zhì)點(diǎn)參考系和坐標(biāo)系………060102時(shí)間和位移…………………110103運(yùn)動(dòng)快慢的描述－速度……140104實(shí)驗(yàn)：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度………………170105速度變化快慢的描述－加速度1…………210106速度變化快慢的描述－加速度2…………230107運(yùn)動(dòng)的描述單元復(fù)習(xí)……25第二章：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究0201實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律…300202勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系……330203勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系……360204勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與速度的關(guān)系……390205自由落體運(yùn)動(dòng)………………410206伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究……………450207直線運(yùn)動(dòng)中的圖像…………470208追及與相遇問題……………510209勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究單元復(fù)習(xí)(一)……530210勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究單元復(fù)習(xí)(二)……560211勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究單元復(fù)習(xí)(三)……58第三章：相互作用0301重力基本相互作用………600302彈力…………630303摩擦力(一)…………………660304摩擦力(二)…………………690305力的合成…………………740306力的分解(一)………………770307力的分解(二)………………810308受力分析…………………840309正交分解法…………………870310相互作用單元復(fù)習(xí)(一)……900311相互作用單元復(fù)習(xí)(二)……930312相互作用單元復(fù)習(xí)(三)……96第四章：牛頓運(yùn)動(dòng)定律0401牛頓第一定律………………980402實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系…1030403牛頓第二定律……………1070404力學(xué)單位制………………1100405牛頓第三定律……………1130406用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題………………1170407共點(diǎn)力作用下物體的平衡………………1200408超重和失重………………1220409斜面體問題例析…………1250410連接體問題例析…………1260411輕彈簧瞬態(tài)問題例析……1270412皮帶傳動(dòng)問題例析………129物理必修①課件集目錄第五章：曲線運(yùn)動(dòng)0501曲線運(yùn)動(dòng)……………010502質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)………………060503運(yùn)動(dòng)的合成與分解實(shí)例分析………120504拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律……170505實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)………………210506平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用（一）………250507平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用（二）………290508平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用（三）………330509圓周運(yùn)動(dòng)……………380510向心加速度…………430511向心力………………480512生活中的圓周運(yùn)動(dòng)（一）…………510513生活中的圓周運(yùn)動(dòng)（二）…………550514圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征……………590515水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)………………630516豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)……………66第六章：萬有引力與航天0601行星的運(yùn)動(dòng)…………690602開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用………720603太陽與行星間的引力………………760604萬有引力定律………790605萬有引力理論的成就………………840606宇宙航行……………880607經(jīng)典力學(xué)的局限性…930608萬有引力基本概念辨析……………960609萬有引力定律的應(yīng)用……………100第七章：機(jī)械能及其守恒定律0701追尋守恒量………1030702功…………………1060703功的計(jì)算…………1100704功率………………1150705汽車兩種起動(dòng)問題的研究………1180706重力勢能…………1210707探究彈性勢能的表達(dá)式…………1250708實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系1290709動(dòng)能和動(dòng)能定理…1340710動(dòng)能定理的應(yīng)用…1380711機(jī)械能守恒定律…1430712實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律……1460713能量守恒定律與能源……………1500714功的計(jì)算應(yīng)注意的幾個(gè)問題……1530715變力做功求解五法………………1570716動(dòng)能定理對多過程的整體運(yùn)用…1610717動(dòng)能定理對多物體的整體運(yùn)用…166物理必修②課件集目錄第一章：靜電場0101電荷及其守恒定律…010102庫侖定律……………150103庫侖定律的應(yīng)用……100104電場強(qiáng)度……………150105電場線………………200106電勢能………………250107電勢………………300108電勢差………………350109電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系…………400110靜電現(xiàn)象的應(yīng)用……450111電容器的電容（一）………………500112電容器的電容（二）………………550113帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(一)……600114帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(二)……650115帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(三)……70第二章：恒定電流0201電源和電流…………750202電動(dòng)勢………………800203歐姆定律……………850204實(shí)驗(yàn)：測繪小燈泡的伏安特性曲線900205串聯(lián)電路和并聯(lián)電路………950206電壓表和電流…………1000207伏安法測電阻……1050208焦耳定律…………1100209電阻定律………1150210長度的測量……1200211探究導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系……1250212閉合電路的歐姆定律……………1300213電源的功率和效率………………1350214實(shí)驗(yàn)：測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻400215多用電表…………1450216簡單的邏輯電路…150第三章：磁場0301磁現(xiàn)象和磁場……1550302磁感應(yīng)強(qiáng)度………1600303幾種常見的磁場(一)……………1650304幾種常見的磁場(二)……………1700305磁場對通電導(dǎo)線的作用力(一)…1750306磁場對通電導(dǎo)線的作用力(二)…1800307磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用…………1850308帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)…190物理選修3-1課件集目錄第四章：電磁感應(yīng)0401劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)………………010402探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件…150403楞次定律……100404楞次定律的應(yīng)用……………150405法拉第電磁感應(yīng)定律………200406導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢………………250407電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用（1）…300408電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用（2）…350409互感和自感…40