为什么赤道上物体受力等于万有引力重力向心力减去向心力?【如有图解更好】

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物理:物体在赤道上是不是万有引力等于向心力?那重力是不是等于0?详细!?请帮忙
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不是。赤道上:万有引力-重力=向心力万有引力的一部分充当向心力,另一部分充当重力
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求在赤道上的人的受力分析图,画出地球,包括向心力,重力,万有引力
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扫描下载二维码万有引力与天体运动(一)——万有引力、重力、向心力
万有引力、重力与向心力
几个概念:
1.万有引力、重力、向心力
2.轨道半径、曲率半径、星体间距离
3.向心加速度,重力加速度
4.发射速度,环绕速度
万有引力&,其中R是两物体之间的距离;
向心力&,其中r是做圆周运动的物体的轨道半径。
在高三学生的思维意识中,一说到万有引力马上与向心力联系起来,而且很容易地认为万有引力等于向心力,为了消除这样的思维定势,列举部分实例。
1.椭圆轨道上天体运动(万有引力不一定等于向心力,距离不等于半径)
2.双星系统(万有引力等于向心力,距离不等于半径)
3.三星及多星系统(万有引力不一定等于向心力,距离不等于半径)
4.地球表面随地球一起自转的物体(万有引力不一定等于向心力,距离不等于半径)
1.椭圆轨道上天体运动
对于椭圆轨道上的一般位置,万有引力不等于向心力,距离不等于半径,对于近地或远地点,万有引力等于向心力,但距离不等于半径。
1.发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q点(如图),则当卫星分别在1,2,3轨道上正常运行时,以下说法正确的是(&&&
A、卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B、卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度
C、卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上的经过Q点时的加速度
D、卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
2.双星系统
对于双星系统,是考查万有引力与向心力关系及如何规范科学解题的很好模型。
万有引力等于向心力但距离不等于半径。
1.两颗靠得很近的恒星称作为双星,这两颗星必须各以一定速率绕某一中心转动才不至于因万有引力作用而吸引在一起。已知双星的质量比分别为m1和m2,相距为L,求:
(1)双星转动的半径
(2)双星转动的周期
2.宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统。在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示。若AO&OB,则(BD)
A.星球A的质量一定大于B的质量
B.星球A的线速度一定大于B的线速度
C.双星间距离一定,双星的质量越大,其转动周期越大
D.双星的质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大
3.三星及多星系统
万有引力不等于向心力距离不等于半径
1.(2006广东卷)宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m。
(1)试求第一种形式下,星体运动的线速度和周期。
(2)假设两种形式星体的运动周期相同,第二种形式下星体之间的距离应为多少?
4.地球表面随地球一起自转的物体
用M表示地球的质量,R表示地球的半径,ω表示地球自转的角速度,φ表示物体所在处的纬度,θ表示重力G与引力F的夹角,则物体所受的引力,随地球一起自转所需的向心力f=mω2r=
mω2Rcosφ,物体所受的重力G=mg
对赤道上的物体,F=f+G,而G=N,故有:&,当角速度越大,N越小,再大将脱离星球表面。
总结:对地面上随地球一起自转的物体,其所受到的万有引力近似等于物体的重力,而远远大于物体的向心力。F万≈G、F万&&F向
&1.(01夏季上海)组成星球的物质是靠引力吸引在一起的,这样的星球有一个最大的自转速率.如果超过了该速率,星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动.由此能得到半径为R、密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T.下列表达式中正确的是(AD)
A.T=2&&&&&&&&&
C.T= &&&&&&&&&&
2.(03高考)中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大。现有一中子星,已知它的自转周期为T=
s。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定,不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。(引力常数G=6.67&10-11N*m2*kg-2)
3.某行星的自转周期T0,同一物体在其赤道处的重力是在两极处重力的&,求此行星的密度。
地面上的物体与天空中的天体:
1.同步卫星到地心的距离为r,加速度为a1,速率为v1;地球半径为R,赤道上物体随地球自转的向心加速度为a2,速率为v2,则(
2.我国西昌卫星发射基地有一待发通讯卫星,发射前随地球一起自转做圆周运动,设所受向心力为F1,向心加速度为a1,角速度为ω1,动能为E1;成功发射后绕地球在同步轨道上做匀不速圆周运动,设此时所受向心力为F2,向心加速度为a2,角速度为ω2,动能为E2。则下列说法正确的是:(CD)
A.F1 &F2&
&&&&&&&&B.a1
=a2&&&&&&&&&
&&&&&D.ω1=ω2
3.(2010上海)月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a,设月球表面的重力加速度大小为g1,在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2,则(B)
4.已知地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为v1,向心加速度大小为a1,近地卫星速度大小为v2,向心加速度大小为a2,地球同步卫星线速度大小为v3,向心加速度大小为a3,设近地卫星距地面高度不计,同步卫星距地面高度约为地球半径的6倍,则以下结论正确的是(BD)
根据上面的情况,不妨我们总结出这样的思维程序:
1.对研究的天体进行受力分析
2.找圆周运动的轨迹及圆心
3.正交分解(寻求万有引力与向心力的关系)
这样统一到了般圆周运动或一般运动学的解题思路上。
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万有引力定律及应用(完整)
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万有引力定律及应用复习(完整) 福建省南靖第二中学 吴旺本 一、有关地球的常数 地球赤道半经(α):6378137m* 地球极半经(с):
6356752m* 赤道标准重力加速度(γe): ()×10-5m/s2 地球的其它数据 地球平均半经:6371km
子午线周长:40008.08km 赤道周长:40075.24km
地球的面积:51000万km2* 海洋面积:36100万km2,占地球总面积的70.8% 陆地面积:14900万km2,占地球总面积的29.2% 地球的体积:10830亿km3*
地球的质量:5.976×1027g* 地球的平均密度:5.517g/cm3 物体脱离的临界速度:11.2km/s
赤道上点的线速度:465m/s 地球沿轨道运动的平均速度:29.78km/s 大陆最高山峰(珠穆朗玛峰):8846.27m 大陆平均高度:825m海洋最深海沟:-11034m
海洋平均深度:-3800m 大陆和海洋的平均高度:-2448m(即全球表面无起伏,将被2448m厚的海水所覆盖)
二、地球的重力 地球的重力——地球对地表和地内物质的引力。 据万有引力定律:F=G·M·m/r2 地球赤道处重力加速度g=9.780318 (m/s2)
地球两极处重力加速度g=983.2177
(m/s2) 两极,重力比赤道处大0.53%,也就是说把在两极重100kg的物体搬到赤道地区时,则变成99.47kg。
三、 地球上重力的变化 重力随纬度的增加——增加。 重力随海拔高度的增加——减小。 重力随深度的增加先增加,然后减小,到地心趋向于零。 重力:物体受到的重力,是由于地球的吸引而产生的 (1)重力的大小:同一地点重力的大小与  成正比,即G=  。 重力的大小不但跟物体的质量有关,还与物体所处的  、  有关。 (2)重力的方向:  向下,除了在赤道和极地附近,一般不通过地心。 (3)重力的作用点:  。重心是重力的等效作用点,通常可以认为重力就作用在这一点。物体的重心   在物体上。 四、“地球自转”模型
地球表面上的物体随地球自转而绕地心做匀速圆周运动,其特点是: 重力加速度的变化: 重力加速度与高度的变化:若物体静止在距离地面高为h的高空
重力加速度与纬度的关系:
计算地球质量的一种方法:
忽略地球自转,地面上质量为m的物体所受重力等于地球对物体的引力,即: 例3
如果有一天,因某种原因地球自转加快,则地球上的物体重力将会发生变化。当赤道上的物体重力为零时,这时一昼夜将会有多长?(已知地球半径为
). * mg 高度
纬度 重心 不一定 竖直 1、地面上物体的重力是如何测量的? 2、如果我们跳出地球看,地球在自转,这时你眼中的物体还是静止的吗?它在做什么运动?此时物体所受的合外力还为0吗? ω 为了研究方便,我们在赤道上进行分析。 已知地球质量为6×1024kg,赤道处半径为6400km,自转周期为1天。 GMm/R2-F=mω2R=m(2π/T)2R GMm/R2 =9.799m m(2π/T)2R =0.034m (取M=5.976 ×1024kg,R=6378km) F = 9.77m F引 F拉 mg = GMm/R2 mg=F=9.77m
具有与地球自转相同的周期与角速度;万有引力除提供物体做匀速圆周运动所需的向心力外,还要产生重力。 F万 F向 mg 适用条件 赤道 两
极 其它位置 F G F向 F万 G F万 G F向 r F万=9.799m F向=0.034m G重=9.76m F万=9.799m F向=Mr ω2 r减小 F向减小
重力增大 F万=9.832m F向=Mr ω2 r=0
重力最大 两极,重力比赤道处大0.53%,也就是说把在两极重100kg的物体搬到赤道地区时,则变成99.47kg。
重力、万有引力和向心力之间的关系 F G F向 F万 G F万 G F向 r 两极:
F万=G+F向 重力和向心力是万有引力的两个分力 (1)静止在地面上的物体,若考虑地球自转的影响 (2)静止在地面上的物体,若不考虑地球自转的影响 黄金代换式 (3)若物体是围绕地球空中运转,则有万有引力来提供向心力 G r 2 m M m a 五、重力和万有引力的关系 1、不考虑地球自转的条件下,地球表面的物体
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