答:第二宇宙速度是逃離出地球引力的衛(wèi)星發(fā)射速度最小值。
在地球表面,以第二宇宙速度發(fā)射的衛(wèi)星(或更大的速度),會從地球場中逃逸出來,成為繞著太陽運行的衛(wèi)星。
如果衛(wèi)星以第三宇宙速度發(fā)射,就是能擺脫太陽的引力了。
數值上,第二宇宙速度是11.2km/s。
【問:北極處與赤道處的g哪里的大?】
答:北極(與南極)的g更大些。
首先,地球是一個橢球體,像個桔子,北極距離地心更近,因此萬有引力更大。
此外,北極處的物體并不隨著地球旋轉,不需要向心力,而赤道上的物體在繞地軸旋轉,萬有引力中要有相當一部分提供自傳的向心力,g就偏小。
萬有引力是重力與向心力之和。
【問:豎直放置彈簧的振動是簡諧振動嗎?】
答:這種運動模式是簡諧振動。
物體所受的力跟位移成正比(f=-kx)的運動稱之為簡諧振動。
顯然,靜止時位置為振動的平衡位置,此時彈力等于重力(kd=mg);d為彈簧的形變量。
將振子向下拉a,放開后振子開始振動,振幅為a。
(注:小球不與彈簧脫離。
)振動到平衡位置下方時,位移向下,向下為正,有公式f(回)=-k(d+x)+mg=-kx;質點振動到平衡位置上方,其位移向上,向上為正,則有f(回)=k(d-x)-mg=-kx;(同學們可以運算一下)綜上所述,在運動過程中,總滿足公式f(回)=-kx的要求。
【問:楞次定律是什么?】
答:楞次定律:感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
感應電流所產生的磁場,不一定與原磁場方向相反,只是在原磁場的磁通量增大時兩者才相反;在磁通量減小時,兩者是同樣。
楞次定律的核心是:阻礙,這二字。
【問:學物理需要錯題本嗎?】
答:當然有用了,錯題本是漏洞的記錄,是重要的學習工具,很多物理成績好的學生,都有自己的錯題本。
提醒你,錯題本一定要多看。
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大家應該能夠感覺得到,平時練習的題目很多都差不多的,因為高中物理知識點本身數量有限。所以,我們要多進行反思總結,要保證之前所做過的題目不再錯。因為在高考的時候,物理試卷上的題目在平時的時候都做過,而且做過不止一遍。如果真正能夠做好反思總結的話,那么物理得滿分也是很輕松的。
說實話,現在的物理考試并沒有很難的題目,至多是和生活實際相聯系一下下。而聯系實際的題目往往也并不太難,只不過沒讀題目就嚇倒了一批人。物理考試至少有百分之七八十的題目屬于簡單或中等題,所以對于大多數人來說,重點還是打好基礎,做好簡單中等題;再說,也只有這些題做好了,才有時間和能力去做所謂的難題。再提醒各位一句:所謂中等難度題,就是稍微復雜一些的簡單題而已。
高一物理必修2第六章萬有引力與航天中研究了三個宇宙速度。其大小分別為:
第一宇宙速度7.9km/s;
第二宇宙速度11.2km/s;
第一宇宙速度16.7km/s;
本文依據第二宇宙速度的定義與功能關系,把第二宇宙速度的大小推導過程做個解析。具體如下:
(1)第二宇宙速度的定義
在地球表面以該速度發(fā)射衛(wèi)星,衛(wèi)星會逃逸出地球引力,最終圍繞太陽做運行,這樣的最小速度稱之為第二宇宙速度,也叫地球逃逸速度。不難看出,各種行星(比如火星)探測器的起始飛行速度都高于第二宇宙速度。
(2)功能關系概述
從功能關系來看,航天器在地球表面獲得的初始動能,一部分克服地球萬有引力的勢能,留下的是在自身逃逸后的動能。(這一過程是不計大氣層摩擦的)
第二宇宙速度是所有逃逸速度中最小的,也就是說克服地球萬有引力的勢能后其動能為零,換句話說,就是在地球表面所具有的能量都轉化為勢能了。
萬有引力所對應的勢能與重力勢能類似,是一個相對的量。一般我們規(guī)定無窮遠處的勢能為零,顯然在地球表面的勢能是負值。
(3)具體推導過程
一個航天器在地面開始運動到脫離地球引力范圍(相當于上升到無限遠處)的過程中,克服引力做功,動能減少,所以初始動能必須不小于脫離過程中克服引力所做的功。
………………………………①
但同一物體在不同高度處所受地球引力并不相等,隨著物體高度的增加,地球引力將逐漸減弱。因此,功的數值不是簡單地用就可以計算的。
我們采用微積分的思想來求解
根據萬有引力定律,如果用G表示萬有引力恒量,M表示地球的質量,m表示物體的質量,r表示物體離地心的距離,R為地球半徑。則物體在離地心r處所受地球引力為
,
則在物體上升dr的過程中,克服引力做功為
……………………………… ②
對上式積分,積分限為從R積到∞,
所以,從地球表面到無窮遠處過程中克服引力所做的功為
………………………………③
結合①、③可以得到
……………………………④
(從這一表達與第一宇宙速度的表達式對比,可以得出第二宇宙速度是第一宇宙速度的√2倍。)
把Nm2/kg2,
kg,
m,
帶入上式即可計算出第二宇宙速度的大小為km/s.