Question

高一物理天体运动题型及解析

Answer 1

开普勒的行星运动三定律

开普勒第一定律

开普勒第一定律即为椭圆轨道定律，其内容为：所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，如图。此定律说明不同行星的椭圆轨道是不同的。

开普勒第二定律

开普勒第二定律又叫面积定律，其内容为：连接太阳和行星的连线（矢径）在相等的时间内扫过相等的面积，如图。

此定律说明行星离太阳越近，其运行速率越大。

开普勒第三定律

开普勒第三定律即为周期定律，其内容为：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常数。即

易错点

在认识行星做椭圆运动时的向心力大小及速度大小时易错，行星的运动符合能量守恒定律，它们离太阳近时半径小，速度大，向心力也大；离太阳远时半径大，速度小，向心力也小，另一个易错点是找椭圆的半长轴时易错，许多同学在初学时，往往将2倍的半长轴代入题中进行运算。

忽略点

本节中的行星运动的轨道为椭圆，是曲线运动，行星在轨道上任一点的速度方向沿该点的切线方向，速度方向易忽略，如：有部分同学认为行星的速度方向垂直于行星与太阳的连线，这种认识是错误的，是将行星的运动视为圆周运动，而实质上其轨道为椭圆。

卡文迪许扭称实验

卡文迪许设计了扭称实验来测量万有引力常量，下图是扭称实验的原理图。

弹性扭丝悬挂于A，扭丝从平衡位置起被扭转的角度θ正比于扭丝下端受到的扭转力矩M力矩。扭丝下端固定于一根长度为2l的横杆的中点，横杆两端各固定一个质量为m的小铅球。另有一个支架可绕B处的轴承转动，支架横杆的长度亦为2l，横杆的两端各悬挂一个质量为M的大铅球。大铅球和小铅球的球心在同一个水平面里，扭丝下端连接小球的横杆和大球支架横杆可以绕共同的竖直轴AB转动。