题目内容
【题目】牛顿利用行星围绕太阳的运动可看做匀速圆周运动,借助开普勒三定律推导出 两物体间的引力与它们之间的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。牛顿思考月球绕地球运行的原因时,苹果的偶然落地引起了他的遐想:拉住月球使它围绕地球运动的力与拉着苹果下落的力,是否都与太阳吸引行星的力性质相同,遵循着统一的规律----平方反比规律?因此,牛顿开始了著名的“月一地检验”。
(1)将月球绕地球运动看作匀速圆周运动。已知月球质量为m,月球半径为r,地球质量为M,地球半径为R,地球和月球质心间的距离为L,月球绕地球做匀速圆周运动的线速度为v,求地球和月球之间的相互作用力F。
(2)行星围绕太阳的运动看做匀速圆周运动,在牛顿的时代,月球与地球的距离r’、月球绕 地球公转的周期T'等都能比较精确地测定,请你据此写出计算月球公转的向心加速度a 的表达式;已知
、
,地面附近的重力加速度g=9.80m/s2,请你根据这些数据估算比值
;
(3)已知月球与地球的距离约为地球半径的60倍,如果牛顿的猜想正确,请你据此计算月球公转的向心加速度a和苹果下落的加速度g的比值
,并与(2)中的结果相比较,你能得出什么结论?
【答案】(1)
(2)
(3)
,比较(2)中的结果,二者近似相等,由此可以得出结论:牛顿的猜想是正确的,即地球对月球的引力,地面上物体的重力,都与太阳吸引行星的力性质相同,遵循着统一的规律——平方反比规律
【解析】解:(1)地球和月球之间的相互作用力![]()
(2)由向心加速度的表达式得
,其中:
联立可得:![]()
代入相关数据可得: ![]()
(3)设月球的质量为m月,地球质量为M,根据牛顿第二定律有:![]()
设苹果的质量为m,地球半径为R,根据牛顿第二定律有:![]()
由题意知:r=60R
联立可得:![]()
比较(2)中的结果,二者近似相等,由此可以得出结论:牛顿的猜想是正确的,即地球对月球的引力,地面上物体的重力,都与太阳吸引行星的力性质相同,遵循着统一的规律——平方反比规律。
【题目】我国道路安全部门规定:髙速公路上汽车行驶的最高时速为120km/h。交通部门提供下列资料。
资料一:驾驶员的反应时间为0. 3 ~ 0. 6s
资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数(如下表)
根据以上资料,通过计算判断汽车行驶在髙速公路上的安全距离最接近
路面 | 动摩擦因数 |
干沥青路面 | 0.7 |
干碎石路面 | 0.6~0. 7 |
湿沥青路面 | 0. 32~0.4 |
A. 100m B. 200m C. 300m D. 400m