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高中物理天體運動的規律

教育 更新时间:2024-12-28 03:17:37

天體運動中各物理量與軌道半徑的關系

高中物理天體運動的規律(高中物理必修第二冊-天體運動中各物理量與軌道半徑的關系)1

1.天體運動的分析與計算

(1)基本思路:行星繞太陽的運動和衛星繞地球的運動一般情況可看作勻速圓周運動,所需向心力由太陽或地球這樣的中心天體對它的萬有引力提供,即F引=F向。

(2)常用關系:

高中物理天體運動的規律(高中物理必修第二冊-天體運動中各物理量與軌道半徑的關系)2

忽略自轉時,

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(物體在天體表面時受到的萬有引力等于物體重力),整理可得:

高中物理天體運動的規律(高中物理必修第二冊-天體運動中各物理量與軌道半徑的關系)4

該公式通常被稱為“黃金代換式”,即當GM不知道時,可以用gR2來代換GM。

2.天體運動中的各物理量與軌道半徑的關系

設質量為m的天體繞另一質量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運動。

高中物理天體運動的規律(高中物理必修第二冊-天體運動中各物理量與軌道半徑的關系)5

以上結論可總結為:“一定四定(即:r定了,v、ω、T、a都定了),越遠越慢(即:r越大,v、ω、a越小,T越大)”。簡稱:越高越慢

值得注意的是:由于某個因素的影響使衛星的軌道半徑發生緩慢的變化,因半徑變化緩慢,故衛星每一周的運動仍可以看成是勻速圓運動。

規律點撥

環繞同一中心天體運動的行星(或衛星)的線速度v、角速度ω、周期T、加速度a均由中心天體的質量及行星(或衛星)的軌道半徑r确定。中心天體質量給定時,已知v、ω、T、a、r中的一個,即可求解出其他四個量。

高中物理天體運動的規律(高中物理必修第二冊-天體運動中各物理量與軌道半徑的關系)6

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