開普勒1609年一1619年發(fā)表了著名的開普勒行星運(yùn)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(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.萬(wàn)有引力定律是科學(xué)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(xué)的數(shù)學(xué)原理中》.
(1)請(qǐng)從開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律等推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律(設(shè)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng));
(2)萬(wàn)有引力定律的正確性可以通過“月-地檢驗(yàn)”來(lái)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(yùn)動(dòng)的向心加速度就應(yīng)該是重力加速度的1/3600.
試根據(jù)上述思路并通過計(jì)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(yùn)動(dòng)的周期為28天,地球表面的重力加速度為9.8m/s2).
(1)設(shè)行星的質(zhì)量為m,太陽(yáng)質(zhì)量為M,行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,公轉(zhuǎn)周期為T,太陽(yáng)對(duì)行星的引力為F.
太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星運(yùn)動(dòng)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(yáng)間的引力是相互的,太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比,反過來(lái),行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小與也與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比.所以太陽(yáng)對(duì)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(yùn)動(dòng)的向心加速度為an=
4π2
T2
r

an=2.59×10-3m/s2
月球做圓周運(yùn)動(dòng)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.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)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(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.實(shí)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(hào)飛船在繞地球飛行5天后順利返回.“神舟”六號(hào)飛船在圓軌道正常運(yùn)行時(shí),其圓軌道半徑為r,返回過程可簡(jiǎn)化為:圓軌道上飛船,在適當(dāng)位置開動(dòng)制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)一小段時(shí)間(計(jì)算時(shí)可當(dāng)作一瞬時(shí)),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(diǎn)即為設(shè)在內(nèi)蒙的飛船主著陸場(chǎng),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(jì).問:
(1)制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)是采用噴射加速后的質(zhì)子流來(lái)制動(dòng),那么發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)向什么方向噴射質(zhì)子流?
(2)飛船在圓軌道運(yùn)行的周期.
(3)制動(dòng)之后,飛船經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)地面的主著陸場(chǎng).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

開普勒1609年一1619年發(fā)表了著名的開普勒行星運(yùn)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(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.萬(wàn)有引力定律是科學(xué)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(xué)的數(shù)學(xué)原理中》.
(1)請(qǐng)從開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律等推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律(設(shè)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng));
(2)萬(wàn)有引力定律的正確性可以通過“月-地檢驗(yàn)”來(lái)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(yùn)動(dòng)的向心加速度就應(yīng)該是重力加速度的1/3600.
試根據(jù)上述思路并通過計(jì)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(yùn)動(dòng)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(lái)源:2010-2011學(xué)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(yùn)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(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.萬(wàn)有引力定律是科學(xué)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(xué)的數(shù)學(xué)原理中》.
(1)請(qǐng)從開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律等推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律(設(shè)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng));
(2)萬(wàn)有引力定律的正確性可以通過“月-地檢驗(yàn)”來(lái)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(yùn)動(dòng)的向心加速度就應(yīng)該是重力加速度的1/3600.
試根據(jù)上述思路并通過計(jì)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(yùn)動(dòng)的周期為28天,地球表面的重力加速度為9.8m/s2).

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