高中物理同步教程——萬有引力與圓周運動

2021-01-13 物理老師老李

特殊時期同學們都在家學習,為了配合同學們居家學習,老李特準備了高中物理同步教程系列課程,以文字與視頻的形式奉送給大家。今天是系列課程的第三次課,今天給同學們帶來的是萬有引力與圓周運動。

先看下面的圖片:

通常情況下我們會認為繞中心天體旋轉的物體所受的萬有引力提供了其做圓周運動的向心力。具體公式如下:

繼續運算我們可以得到下面結論(結論不需要記憶)

從上面式子中可以看出,衛星的線速度、角速度、周期、向心加速度均僅與軌道半徑有關,且呈現出的規律是軌道半徑變大,線速度角速度向心加速度均減小,周期邊長。也就是老師們常說的一句順口溜:高軌低速長周期。

下面我們進入到例題的學習:

例一:中國北鬥衛星導航系統將於2020年覆蓋全球,為全球提供導航服務。北鬥衛星導航系統由若干地球靜止軌道(GEO)衛星、中圓地球軌道(MEO)衛星和傾斜地球同步軌道(IGSO)衛星組成混合導航星座。其中,MEO衛星軌道高度21500千米,IGSO衛星軌道高度36000千米,則( )

A.MEO衛星的角速度大於IGSO衛星

B.MEO衛星的動能大於IGSO衛星

C.MEO衛星的向心加速度小於IGSO衛星

D.MEO衛星的運行周期大於IGSO衛星

解析:此題直接應用上面所推結論可得到答案A是正確的,高軌低速長周期,大家一定要記住這個規律。

例二:過去幾千年來,人類對行星的認識與研究僅限於太陽系內,行星「31peg b」的發現拉開了研究太陽系外行星的序幕。「31peg b」繞其中心恆星做勻速圓周運動,周期大約為4天,軌道半徑約為地球繞太陽運動半徑的,該中心恆星與太陽的質量比約為( )

A. B.1 C.5 D.10

解析:地球繞太陽做勻速圓周運動,「31peg b」繞其中心恆星做勻速圓周運動,二者均滿足萬有引力提供向心力,代入向心力與周期的公式計算即可得到答案B是正確的。

今天的分享就到這裡了,同學們學會了嗎?

我是物理老師老李,感謝您的閱讀和關注!

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