题目内容

设地球表面重力加速度为,物体在距离地心4R(R是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的加速度为g,则

[  ]

A.1
B.1/9
C.1/4
D.1/16
答案:D
解析:

本题考查万有引力定律的简单应用.地球表面处的重力加速度和离地心高4R处的加速度均由地球对物体的万有引力产生,所以有:

地面上:

离地心4R处:

由①②两式得

通常情况下,我们所研究的物体都在地面上或离地面的高度远小于地球的半径,不管这些物体是处于何种运动状态,我们都可以认为万有引力与重力相等.但有两种情况必须加以区别:一是从细微之处分析重力与万有引力大小的关系;二是物体离地面高度与地球半径相比不能忽略的情况,如上例中

从例题可以知道,物体距地面越远,地球对它的引力越小.

(1)的应用说明

公式通常用作计算两个天体间的相互作用力,但此式可以计算任何两个物体间的相互吸引力.如图所示,两球间的吸引力

由于万有引力提供了行星绕太阳运行时的向心力,故在分析天体运动时,有下列等式可供选择.

万有引力定律只适用于质点间的相互作用,但当两个物体间的距离远大于物体本身时,物体可视为质点,公式也近似成立.

(2)重力与万有引力的关系

①在地球表面上的物体所受的万有引力F可以分解成物体所受的重力G和随地球自转而做圆周运动的向心力,如图所示.

其中,而

从图中可以看出:

当物体在赤道上时,FG三力同向,此时达到最大值,重力达到最小值:

当物体在两极的极点时,FG,此时重力等于万有引力,重力达到最大值,此最大值为

当物体由赤道向两极移动的过程中,向心力减小,重力增大,只有物体在两极时物体所受的万有引力才等于重力.

总之,无论如何,都不能说重力就是地球对物体的万有引力.

②万有引力充当向心力,在这类问题中,一个天体绕另一个天体做匀速圆周运动,向心力就是它们之间的万有引力,即:

其中M为圆心处天体的质量,m为做匀速圆周运动的天体的质量,r为轨道半径,即两个天体球心间的距离.


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