開普勒1609年一1619年發(fā)表了著名的開普勒行星運行三定律,其中第三定律的內(nèi)容是:所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.萬有引力定律是科學史上最偉大的定律之一,它于1687年發(fā)表在牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理中》.
(1)請從開普勒行星運動定律等推導萬有引力定律(設(shè)行星繞太陽的運動可視為勻速圓周運動);
(2)萬有引力定律的正確性可以通過“月-地檢驗”來證明:
如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力,都與距離的二次方成反比關(guān)系,那么,由于月心到地心的距離是地球半徑的60倍;月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應該是重力加速度的1/3600.
試根據(jù)上述思路并通過計算證明:重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力(已知地球半徑為6.4×106m,月球繞地球運動的周期為28天,地球表面的重力加速度為9.8m/s2).
分析:行星繞太陽能做圓周運動,是由引力提供向心力來實現(xiàn)的.再由開普勒第三定律可推導出萬有引力定律.由圓周運動可算出向心加速度大小,再將月球做圓周運動的向心加速度與地球表面重力加速度進行比較,從而證明:重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力.
解答:解:(1)設(shè)行星的質(zhì)量為m,太陽質(zhì)量為M,行星繞太陽做勻速圓周運動的軌道半徑為R,公轉(zhuǎn)周期為T,太陽對行星的引力為F.
太陽對行星的引力提供行星運動的向心力F=m(
T
)2R=
4π2mR
T2

根據(jù)開普勒第三定律
R3
T2
=K
T2=
R3
K
 
F=
4π2mK
R2

根據(jù)牛頓第三定律,行星和太陽間的引力是相互的,太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比,反過來,行星對太陽的引力大小與也與太陽的質(zhì)量成正比.所以太陽對行星的引力
F∝
Mm
R2

寫成等式有 F=G
Mm
R2
(G為常量).
(2)月球繞地球作圓周運動的向心加速度為an=
4π2
T2
r

an=2.59×10-3m/s2
月球做圓周運動的向心加速度與地球表面重力加速度的比為
an
g
=
2.59×10-3
9.8
1
3600

所以,兩種力是同一種性質(zhì)的力.
點評:萬有引力定律通過理論進行科學、合理的推導,再由實際數(shù)據(jù)進行實踐證明,從而進一步確定推導的正確性.
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科目:高中物理 來源: 題型:

開普勒在1609-1619年發(fā)表了著名的開普勒行星三定律,其中第三定律的內(nèi)容:所有行星在橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.實踐證明.開普勒三定律也適用于人造地球衛(wèi)星.2005年10月17日,“神舟”六號飛船在繞地球飛行5天后順利返回.“神舟”六號飛船在圓軌道正常運行時,其圓軌道半徑為r,返回過程可簡化為:圓軌道上飛船,在適當位置開動制動發(fā)動機一小段時間(計算時可當作一瞬時),使飛船速度減小,并由圓軌道轉(zhuǎn)移到與地面相切的橢圓軌道上,如圖所示,橢圓軌道與地面的切點即為設(shè)在內(nèi)蒙的飛船主著陸場,設(shè)地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,圓軌道為橢圓軌道的一種特殊情況,空氣阻力不計.問:
(1)制動發(fā)動機是采用噴射加速后的質(zhì)子流來制動,那么發(fā)動機應向什么方向噴射質(zhì)子流?
(2)飛船在圓軌道運行的周期.
(3)制動之后,飛船經(jīng)過多長時間到達地面的主著陸場.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

開普勒1609年一1619年發(fā)表了著名的開普勒行星運行三定律,其中第三定律的內(nèi)容是:所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.萬有引力定律是科學史上最偉大的定律之一,它于1687年發(fā)表在牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理中》.
(1)請從開普勒行星運動定律等推導萬有引力定律(設(shè)行星繞太陽的運動可視為勻速圓周運動);
(2)萬有引力定律的正確性可以通過“月-地檢驗”來證明:
如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力,都與距離的二次方成反比關(guān)系,那么,由于月心到地心的距離是地球半徑的60倍;月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應該是重力加速度的1/3600.
試根據(jù)上述思路并通過計算證明:重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力(已知地球半徑為6.4×106m,月球繞地球運動的周期為28天,地球表面的重力加速度為9.8m/s2).

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科目:高中物理 來源:2010-2011學年安徽省蚌埠二中高一(下)期中物理試卷(解析版) 題型:解答題

開普勒1609年一1619年發(fā)表了著名的開普勒行星運行三定律,其中第三定律的內(nèi)容是:所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.萬有引力定律是科學史上最偉大的定律之一,它于1687年發(fā)表在牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理中》.
(1)請從開普勒行星運動定律等推導萬有引力定律(設(shè)行星繞太陽的運動可視為勻速圓周運動);
(2)萬有引力定律的正確性可以通過“月-地檢驗”來證明:
如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力,都與距離的二次方成反比關(guān)系,那么,由于月心到地心的距離是地球半徑的60倍;月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應該是重力加速度的1/3600.
試根據(jù)上述思路并通過計算證明:重力和星體間的引力是同一性質(zhì)的力(已知地球半徑為6.4×106m,月球繞地球運動的周期為28天,地球表面的重力加速度為9.8m/s2).

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