万有引力定律问题是高考查考频率最高的考点之一,几乎在每年的高考中都会出现,随着时间的推移,这部分内容在高考当中的考查角度和方式都出现了一定的变化。
尤其是向着更细、更深、更难的方向出题,纵观最近几年的的高考真题,小编给大家总结了万有引力定律应用的几种“另类”情况,以及解决它们的方法。
下面一一来看:
一、重力与万有引力的区别
在一般的复习中,我们学到的知识是:可以认为在地球表面重力大小等于万有引力大小。
但是重力与万有引力终究还是有区别的,有什么区别呢?
请看上图,物体m在地球上,它因地球自转而绕着O’点做圆周运动,做圆周运动就得需要向心力,这是只能把万有引力F,分解成两个分力,其中F’作为向心力,另一个分力就是重力。
划重点:重力实质上是万有引力的一个分力。
只是这个向心力因为相当相当的小,所以我们才近似认为万有引力大小与重力大小相等。
其实,只有在地球的南北极位置,物体才没有圆周运动(相当于圆周运动的半径为0),也就不需要向心力,此时重力与万有引力才确实相等。
二、卫星椭圆运动的周期问题:
在万有引力定律应用中,卫星做圆周运动的周期相当简单,直接应用万有引力提供向心力即可。
卫星做椭圆运动的周期怎么办呢?
需要用到“开普勒行星运动定律”的第三定律:所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与周期的平方成正比。
公式:
注意:K是一个常数,其大小与行星无关,只与中心天体有关,也就是说,只要是同一中心天体,K就是同一个数值。
比如:有两颗行星都同时绕同一中心天体运转,第一颗的半长轴为R1周期为T1,第二颗半长轴为R2周期为T2,可以有以下关系式:
借助于这个公式,我们就可以解决椭圆运动周期问题啦!
首先要考虑到一个“哲学问题”白马是不是马呢?
在这就是要把一个圆周运动也看成一个特殊的椭圆运动。
请看上图,一颗卫星做椭圆运动,一颗卫星做圆周运动(也把它看成是一个椭圆运动),这样我们就可以应用开普勒行星运动定律:
得到椭圆运动的周期:
而周期T2其实是圆周运动的周期,再把圆周运动的周期共识带入上式中,最后就可得出椭圆运动周期的结论:
结论公式为:
注意:式中的d/2是指卫星做椭圆运动的轨道半轴。
亲爱的小伙伴们,这部分只是你们get到了吗?
结 束
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