牛顿在前人研究的基础上,利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来,巧妙推导出太阳和行星之间的引力关系。
(1)行星围绕太阳的运动当作匀速圆周运动,已知行星的质量为m,太阳的质量为M,行星与太阳中心之间的距离为r,请利用牛顿定律和开普勒定律导出太阳和行星之间的引力表达式F=GMmr2;
(2)牛顿思考月球绕地球运行的原因时,苹果偶然落地引起了他的遐想:拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力,是否都与太阳吸引行星的力性质相同,遵循着统一的规律--平方反比规律?因此,牛顿开始了著名的“月-地检验”。
a.已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍,如果牛顿的猜想正确,请你据此计算月球公转的向心加速度a和苹果下落的加速度g的比值ag;
b.在牛顿的时代,月球与地球的距离r′、月球绕地球公转的周期T′等都能比较精确地测定,请你据此写出计算月球公转的向心加速度a的表达式;已知r′≈3.84×108m,T′≈2.36×106s,地面附近的重力加速度g=9.80m/s2,请你根据这些数据估算比值a;与(1)中的结果相比较,你能得出什么结论?
c.假如有一颗在赤道上的苹果树,长到了月亮的高度。请你根据苹果的运动状态进行受力分析,在图中的树枝上画出一个长势符合物理规律的苹果,并推断如果树冠上的苹果被人用剪刀剪离树枝,苹果是否会落回地面?(分析过程中可忽略其它星球对苹果的作用)。
M
m
r
2
a
g
【答案】见试题解答内容
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:171引用:3难度:0.3
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1.假设你经努力学习和刻苦训练后成为中国登月第一人,你站在半径为R的月球表面,从到月球表面高度为h处将一个小球由静止释放,经过时间t,小球落到月球表面。不考虑月球的自转,引力常量为G。求:
(1)月球表面的重力加速度g;
(2)月球的质量M。发布:2025/1/4 8:0:1组卷:27引用:1难度:0.5 -
2.2007年10月24日我国成功发射了“嫦娥一号”绕月卫星.我国计划2020年实现载人登月.若你通过努力学习、刻苦训练有幸成为中国登月第一人,而你为了测定月球表面附近的重力加速度进行了如下实验:在距月球表面高度h=20m处让一个小球由静止开始自由下落,下落的时间为t=5s.则( )
发布:2025/1/4 8:0:1组卷:6引用:1难度:0.7 -
3.假设你经过刻苦学习与训练后,成为我国登月的第一人。你站在半径为R的月球表面,用弹簧测力计测得质量为m的小球所受重力的大小为F。引力常量为G,不考虑月球的自转。
(1)求月球的质量M及其第一宇宙速度v;
(2)若你在距月球水平表面高度为h处,以大小为v0的速度沿水平方向抛出该小球,求该小球落到月球表面上的位置与抛出点间的水平距离x。发布:2025/1/4 8:0:1组卷:44引用:1难度:0.5