高中阶段主要是两类应用,一类是星球附近的物体受到星球给的万有引力约等于重力(忽略自转),另一类是物体绕着星球做匀速圆周运动,万有引力恰好提供向心力。
第一类物体可以不在星球表面,高度不同重力加速度不同,用那个位置的重力加速度即可,若离星球表面高度比星球半径小的多,一般是忽略高度认为之间距离即星球半径。
第二类只要用万有引力等于向心力的公式列等式计算即可,代入时注意球心距是两个公式中的r,一般小的那个的半径可被忽略。
这些问题中如果是人造地球卫星问题,常用的一个等量代换是GM=gR^2,这里的g是指地球表面处的重力加速度,R为地球半径,M指地球质量。这个是用地球表面的物体万有引力约等于重力写出来的,可以作为常量GM的等量代换任意替代。注意不要把这个代换中的g、R 与r及某高度处的重力加速度混淆。
中心天体质量及天体密度只要具体问题具体分析找到这两套原理的代入切入点,基本上归结为这两类问题,质量和密度只是其中的一个未知量。
希望对你有帮助。
GMm/r2=mg
最暗的夜,才会看见最美的星光,人生亦是如此。
就天全问题来说,万有引力是最基本的公式,至于你那个F=mg则属于牛顿运动定理的范畴,它可以由万有引力公式推导得出,可以说是万有引力公式在地球上的特定的解。至于是不是地球表面之类的,这个公式确实一般是应用在地球表面上(不是严格的,可以有一定误差,比如高度与地球半径相比很小的时候),即使在地球表面上,公式F=mg中的g也会随着纬度的变化有细微变化,本质就是目标点到地心的距离在变化。一般情况下,公式F=mg在应用时会给出g。
首先,重力提供向心力的公式也很常用,mg=mv∧2/r。而且常用的不是你那个角速度公式,而是线速度。即Ggm/r∧2=mv∧2/r。常用的还有个化简后公式g=v∧2/r。做题时,分析运动与受力是关键。地球附近的匀速圆周运动是由万有引力提供向心力,公式你上面写过了。首先求M的时候,就是你上面公式的变形,即M=rv∧2/G。而密度=M/V=M/三分之四派r方。希望这些对你有帮助,当然你最好找到具体的题我给你讲,这样理解更透彻
按照老师对我们的说法,这个很简单,就是套公式。具体什么公式看他给了你什么条件,限制不可能存在,因为不可能超过高中的理论水平。 万有引力公式=mg不一定要在地球表面,g可以为距地球任意高度。算密度只要套上M=4\3兀R^3乘以密度就行了
在高中,物理公式的使用一般只受模型的限制。比如,万有引力定律相关的问题就两种模型:卫星模型和简单的双(多)星系统。前者主要考虑引力可否近似为恒力:靠近中心天体的卫星可以认为受到的引力近似为恒力,对于地球有F引=mg;如果不是近地卫星,就得用F引=mω²R。后者主要利用∑F引=mω²R(一般考试较少考察双(多)星系统)。至于求天体的密度,多是利用M=4/3πR³ρ与F=GMm/R²,这类问题往往会说近地卫星运动的周期为T(轨道半径近似为天体半径),天体半径R,只需联立M=4/3πR³ρ,Fn=GMm/R²=m(4π²/T²)R,既得ρ=3π/(T²G).
总之高中物理的天体还是挺简单的,做几道题你就会有感觉。