高中物理:天體運動要怎麼分析計算?用這些方法!

2021-01-11 學習方程式

抬頭看天,低頭測量天空......

昨天去找算命先生,算一下這次考試能不能過。

只見算命先生掐著鬍子,45°仰望天空,口中念念有詞:該掛的,還是要掛的。

前排導讀:

今天方程君就來討論一下,應該如何掂量天體。

今天的內容有:

①天體運動的基本考點和模型。

②分析計算天體運動的兩種基本方法。

預備,方程君開始談天論地了

【1】

天體的運動

(點擊查看思維導圖)

①天體運動,考試所涉及的考點,有兩個基本問題:

計算天體的質量計算天體的密度

②而在就算中涉及到的模型,也基本可以概括為兩種:

常規的天體運動

常規的天體運動,也即是某個天體繞著某個中心天體的運動。比如這樣:

這時候中心天體可以看成不動的。

特別的天體運動

特別的天體運動,簡單來說有兩種基本類型:

雙星模型

兩個行星互相繞著對方做圓周運動,即為雙星模型。

在雙星模型中,兩個天體都是運動的。比如下面這貨:

三星模型

三個天體共同圍繞旋轉,則構成了一個三星模型。

常見的三星模型如下:

(雙星模型與三星模型的具體解法,方程君將會在另一篇文章中細說)

還有四星模型、五星模型、六星模型、七星模型,湊齊了就可以召喚神龍實現願望了。

【2】

天體運動分析與計算步驟

(點擊查看思維導圖)

對於天體運動分析與計算的基本方法見上面的思維導圖。

而天體運動的分析與計算,會涉及到兩個基本的情況:

在天體表面或者天體表面附近。

如果一個物體剛好在某個天體的表面,並且知道它的重力。

如果能夠忽略天體的自轉,則物體受到的重力大小就約等於天體對它的萬有引力。

這種情況一般會提供天體表面的重力加速度:g。

此時,我們要記住一個主要的條件:萬有引力=重力。

至於為什麼需要忽略天體的自轉的原因,我們以地球為例。

地球在轉動的過程中,地面上的物體會隨著地球繞地軸做圓周運動。

物體做圓周運動的向心力,則來自地球與物體間的萬有引力的一個分力。

而地面上的物體受到的重力,則是萬有引力的另一個分力。

因此,不忽略自轉的話,是不能夠把物體的重力看成萬有引力的。

在天體之外,繞天體做圓周運動。

在天體表面的計算天體的運動情況,本身就存在局限性。

比如我們總不可能跑到太陽上測一下一個雞腿的重量是多少,由此來估測太陽的質量。

所以,這時候,我們找到另一個方法,那就是觀察圍繞這個天體運動的其他物體。

比如還是太陽:

想要計算太陽的質量,我們可測量出某個繞太陽運動的行星的數據。

根據這些數據,計算出行星運動的向心力。

最終,根據向心力等於太陽與行星之間的萬有引力,由此就可以來算出太陽的質量。

對於這種類型的情況,要記住一個條件:萬有引力=向心力。

(對於上面提到的模型和解題方法的具體應用,方程君將會在另外的文章中細說。)

去太陽上烤雞翅會不會更好吃

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