一道关于万有引力的高一物理题

\u4e00\u9053\u9ad8\u4e00\u7269\u7406\u4e07\u6709\u5f15\u529b\u7684\u9898

\u5728\u4e00\u661f\u7403\u4e0a\u4ee5\u901f\u7387v\u7ad6\u76f4\u4e0a\u629b\u4e00\u7269\u4f53\uff0c\u7ecf\u65f6\u95f4t\u843d\u56de\u624b\u4e2d\uff0c\u8bbe\u661f\u7403\u8868\u9762\u7684\u91cd\u529b\u52a0\u901f\u5ea6\u4e3ag\uff0c\u52190=v-gt/2
\u89e3\u5f97g=
\u81f3\u5c11\u4ee5\u591a\u5927\u7684\u901f\u5ea6\u6cbf\u661f\u7403\u8868\u9762\u53d1\u5c04\uff0c\u624d\u80fd\u4f7f\u7269\u4f53\u4e0d\u843d\u56de\u8be5\u661f\u7403,\u76f8\u5f53\u4e8e\u6c42\u661f\u7403\u7684\u7b2c\u4e00\u5b87\u5b99\u901f\u5ea6v1=2\u6b21\u6839\u53f7\u4e0bgR=

\uff081\uff09\u56e0\u4e3a\u5728\u8fd912\u79d2\u5185\u98de\u8239\u4e0a\u5347\u7684\u8ddd\u79bb\u4e0d\u591a\uff0c\u53ef\u8ba4\u4e3a\u91cd\u529b\u4e0d\u53d8\uff0c\u5219\u7531 F\uff0dmg\uff1dma
\u4e14H\uff1da*t^2/2 \u5f97 F\uff1d6.2*10\uff3e6\u725b\u987f
\uff082\uff09\u8bbe\u5706\u5f62\u8f68\u9053\u534a\u5f84\u4e3ar\uff0c\u8ddd\u79bb\u5730\u9762\u9ad8\u5ea6\u4e3ah\u5730\u7403\u534a\u5f84\u4e3aR\uff0c\u5373r\uff1dh+R
\u7531\u4e07\u6709\u5f15\u529b\u63d0\u4f9b\u5411\u5fc3\u529b\uff0c\u77e5 G*m*M/(h+R)^2\uff1dm*(2*3.14/T)^2*(h+R)\uff0c\u4e14mg\uff1dG*m*M/R^2
\u7b80\u5316\u540e\u5f97\u53ef\u6c42\u5f97 \u5468\u671fT\uff1d2*3.14*\u6839\u53f7[(h\uff0bR\uff09\u7684\u4e09\u6b21\u65b9/g]/R\uff1d5*10\uff3e3\u79d2

解:设地球质量为M,物体质量为m,地球自转的角速度为ω,万有引力常数为G,地球半径为R
首先明确,物体在地球两极处不需要向心力,故可得第一个方程P=G*M*m/R^2
又因为物体在赤道处需要有一个向心力才能随着地球一起自转,故可得第二个方程0.9P=G*M*m/R^2-m*ω^2*R=G*M*m/R^2-m*(2π/T)^2*R,m*4π^2*R/T^2=0.1P
解得m=(P*T^2)/(40π^2*R)
将其代入第一个方程可得P=(G*M*P*T^2)/(40π^2*R^3)
化简可得G*M*T^2=40π^2*R^3,M=(40π^2*R^3)/(G*T^2)
又因为地球的体积为V=4πR^3/3
所以地球的平均密度为ρ=M/V=(120π^2*R^3)/(4πR^3*G*T^2)=30π/(G*T^2)

万有引力等于重力
P=GMm/R^2

合力做向心力
P-0.9P=mω^2R

可得M/R^3=ω^2/0.1G

ω=2π/T
G=6.67x10-11 N·m2 /kg2

ρ=M/V=M/(4πR^3/3)=ω^2/(4*0.1πG/3)
=30π/GT^2

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