2018-2019学年人教版必修二 第六章2破解神秘的万有引力定律 学案
2018-2019学年人教版必修二 第六章2破解神秘的万有引力定律 学案第3页

 D、,由于甲的中心天体质量小于乙的中心天体质量,故甲的线速度小于乙的线速度,故D错误。答案:A

  例题3 开普勒1609年一1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律,其中第三定律的内容是:所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一,它于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理中》.

  (1)请从开普勒行星运动定律等推导万有引力定律(设行星绕太阳的运动可视为匀速圆周运动);

  (2)万有引力定律的正确性可以通过"月﹣地检验"来证明:

 如果重力与星体间的引力是同种性质的力,都与距离的二次方成反比关系,那么,由于月心到地心的距离是地球半径的60倍;月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600.

  试根据上述思路并通过计算证明:重力和星体间的引力是同一性质的力(已知地球半径为6.4×106m,月球绕地球运动的周期为28天,地球表面的重力加速度为9.8m/s2).

  思路分析:(1)设行星的质量为m,太阳质量为M,行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为R,公转周期为T,太阳对行星的引力为F。

  太阳对行星的引力提供行星运动的向心力

  根据开普勒第三定律得:

  故

  根据牛顿第三定律,行星和太阳间的引力是相互的,太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,反过来,行星对太阳的引力大小也与太阳的质量成正比,所以太阳对行星的引力

  F∝

  写成等式有 (G为常量)。

  (2)月球绕地球做圆周运动的向心加速度为

  ∴

  月球做圆周运动的向心加速度与地球表面重力加速度的比为

  

  所以,两种力是同一种性质的力。

  例题4 (广东高考)宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m。

  (1)试求第一种形式下,星体运动的线速度和周期。

(2)假设两种形式星体的运动周期相同,第二种形式下星体之间的距离应为多少?