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(1)开普勒坚信哥白尼的“日心说”,在研究了导师第谷在20余年中坚持对天体进行系统观测得到的大量精确资料后,得出了开普勒三定律。为人们解决行星运动问题提供了依据,也为牛顿发现万有引力定律提供了基础。开普勒认为,所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上、行星轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值是一个常量。实际上行星的轨道与圆十分接近,在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理,请你以地球绕太阳公转为例,若太阳的质量为M,引力常量为G。根据万有引力定律和牛牛顿运动定律推导出此常量的表达式;
(2)物体沿着圆周的运动是一种常见的运动,匀速圆周运动是当中最简单也是最基本的一种,由于做匀速圆周运动的物体的速度方向时刻在变化,因而匀速圆周运动仍旧是一种变速运动。具有加速度,可按如下模型来研究做匀速圆周运动的物体的加速度;设质点沿半径为r、圆心为O的圆周以恒定大小的速度v运动,某时刻质点位于位置A,经极短时间Δt后运动到位置B,如图所示,试根据加速度的定义,推导质点在位置A时的加速度的大小aA
(3)在研究匀变速直线运动的位移时,我们常用“以恒代变”的思想:在研究曲线运动的“瞬时速度”时,又常用“化曲为直”的思想,而在研究一般的曲线运动时,我们用的更多的是一种“化曲为圆”的思想,即对于一般的曲线运动,尽管曲线各个位置的弯曲程度不一样,但在研究时,可以将曲线分割为许多很短的小段,质点在每小段的运动都可以看作半径为某个合适值ρ的圆周运动的一部分,进而采用圆周运动的分析方法来进行研究、ρ叫做曲率半径,如图2所示,试据此分析图3所示的斜抛运动中,轨迹最高点处的曲率半径ρ。

【答案】(1)根据万有引力定律和牛牛顿运动定律推导出此常量的表达式
k
=
GM
4
π
2

(2)质点在位置A时的加速度的大小
a
A
=
v
2
r

(3)图3所示的斜抛运动中,轨迹最高点处的曲率半径
ρ
=
v
2
0
cos
2
θ
g
【解答】
【点评】
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