高中数学离心率物理题~彗星到近日点后为什么做离心运动?

perihelion
地球离太阳距离最近
147,100,000公里
出现时间:
牛顿,爱因斯坦
简介/近日点
近日点近日点,地球绕太阳公转的轨道是一个,它的长和短直径相差不大,可近似为正圆。太阳就在这个椭圆的一个焦点上,而焦点是不在椭圆中心的,因此离太阳的距离,就有时会近一点,有时会远一点。一月初,地球离最近,为147,100,000公里,这一点叫做近日点。七月初地球离太阳最远,为152,100,000公里,这一点叫做远日点。事实上,当地球在近日点的时候,北半球为冬季,南半球为夏季,在远日点的时候,北半球为夏季,南半球为冬季。当太阳公转速度较慢时,地球位于远日点,北半球为夏季。我国处于东亚季风区内,盛行风向随季节变化有很大差别,甚至相反。冬季大陆为冷高压,海洋为暖低压,风从大陆吹向海洋。夏季大陆为热低压,海洋为冷高压,风从海洋吹向大陆。冬季盛行东北气流,华北—东北为西北气流。夏季盛行西南气流。中国东部—日本还盛行东南气流。
速度计算/近日点
定律计算可以用角动量守恒计算,在这个中心力场的问题中对于一个绕转的,在运动过程中,角动量是守恒的,包括它在近日点和远日点时,具体的说 就是 L=MV(近)R(近)=MV(远)R(远)&对于具体一个的物体,M不变 ,V垂直于它于太阳的连线。一颗行星距太阳最近的点。当对象为地球而非太阳时则使用“近地点”一词(); periapsis用于公转其他星体。(与远日点相对)天体轨道只能有一个近日点,而远日点则可以没有或有一个。名人计算近日点与远日点概念图继之后,1915年,最伟大的爱因斯坦建立了广义相对论,巧妙地解释了水星的近日点进动现象:行星在绕一周之后,它在轨道上的近日点将向前进去。广义相对论揭开了水星近日点进动之谜,反过来,水星近日点进动又成为广义相对论最有力的三个天文学验证之一。另外两个是,日全食时星光在太阳引力场中的弯曲以及白矮星光谱线红移。1859年,天文学家勒维利埃发现水星近日点进动的观测值,比根据牛顿定律计算的理论值每百年快38角秒。1882年,纽康姆经过重新计算,得出水星近日点的多余进动值为每百年快43角秒!他提出,有可能是水星因发出黄道光的弥散物质使水星的运动受到阻尼。1915年爱因斯坦在《用广义相对论解释水星近日点运动》计算了水星近日点的剩余进动。1915年对水星的进动,提出公式,解出水星一百年的进动为 43”.许多人以此作为支持爱因斯坦的理论的最重要证据之一! 爱因斯坦提出的公式为:Δω=24π^3*α^2/c^2T^2(1-e^2) 其中c为光速,T为轨道周期,α为半长径,e为偏心率,ω为交进动& &地球1月初 近日点 日地距离1.471亿千米 角速度61分/天 线30.3千米/秒。水星近日点在它的轨道平面上移动,每100年向前移动(天文学上称为进动)5601"左右,比根据牛顿定律推算出来的值偏高43",这个值被称为水星近日点反常进吉动。1859年,海王星的发现者这一法国天文学家勒威耶(Urbain Le Verrier)在发现海王星的启发下,大胆地提出这种现象是由于一颗未知的水内行星对水星的摄动引起的。白矮星-内部结构模型图 同年便有人宣称发现了水内行星,并起名为“火神星”,一时间掀起了寻找火神星的热潮。然而几十年过去了,此梦一直未圆。于是人们设想各种因素来解释这种复杂的进动,但始终没有令人满意的理论。继之后,1915年,最伟大的爱因斯坦建立了广义相对论,巧妙地解释了水星的近日点进动现象:行星在绕太阳一周之后,它在轨道上的近日点将向前进去。广义相对论揭开了水星近日点进动之谜,反过来,水星近日点进动又成为广义相对论最有力的三个天文学验证之一。另外两个是,日全食时星光在太阳引力场中的弯曲以及白矮星光谱线红移。&1859年,天文学家发现水星近日点进动的观测值,比根据牛顿定律计算的理论值每百年快38角秒。1882年,纽康姆经过重新计算,得出水星近日点的多余进动值为每百年快43角秒!他提出,有可能是水星因发出黄道光的弥散物质使水星的运动受到阻尼。1915年爱因斯坦在《用广义相对论解释水星近日点运动》计算了水星近日点的剩余进动。 近日点
观点/近日点
根据牛顿万有引力定律计算的水星近日点进动值与观测值的分歧。1859年﹐法国天文学家发现近日点进动的观测值﹐比根据牛顿定律算得的理论值每世纪快38度﹐并猜测这可能是一个比水星更靠近太阳的水内行星吸引所致。可是经过多年的辛勤搜索﹐这颗猜测中的始终毫无踪影。纽康测定这个值为每世纪&43度。他提出﹐这可能是那些发出黄道光的弥漫物质的阻尼所造成的。但是﹐这种假设又不能解释其他几颗行星的运动。于是纽康就怀疑万有引力定律中的平方反比有问题。为了能同时解释几颗内行星的实际运动﹐纽康求出了引力应与距离的2+1.574×10次方成反比。十九世纪末﹐电磁理论发展的早期﹐韦伯﹑黎曼等人也都曾试图用电磁理论来解释水星近日点的进动问题﹐但均未能得出满意的结果。
依据牛顿万有引力定律计算所得的水星近日点进动理论值与实际观测所得到的观测值之间的差异所产生的分歧问题。1859年,法国天文学家U.J.J.勒威耶根据多次观测发现所得到的水星近日点进动值要比按照牛顿定律计算所得的理论值每世纪快38秒出现水星近日点反常进动他的这一发现引起了众多天文学家的注意很多人对这一问题进行了研究和修正。进一步测定水星近日点进动的观测值与理论值之差为每世纪43秒,于是有人怀疑牛顿万有引力定律是否普遍适用。但长期得不到完满的解释。直至1915年A.爱因斯坦根据他创立的广义相对论原理对水星近日点的进动进行了计算他的计算值与按照牛顿万有引力定律计算得到的值之差值为每世纪43″03。这个值与观测值十分接近,从而成功地解释了水星近日点反常进动。进动值的分歧问题,成为天文学对广义相对论的最有力的验证之一。影响水星近日点进动的因素很多,任何微小的变动都会影响到对广义相对论的验证,因此,这个问题尚需要继续研究。
太阳风/近日点
对此,吴大猷先生谨慎地写道:“在之情形,观察的结果,需先做许多(如受其他星星之干扰等)这些校正总值达5160”&之巨,剩余43”实不及总值的百分之一。故与观察结果之吻合,似不宜遂作定论。但按专家们的意见,则以为观察是支持爱因斯坦的理论的。”上世纪六十年代,人们发现.一般认为太阳通过太阳风每年损失3X10-14M⊙!1915年计算显然没有包括太阳风的概念!
讨论水星的进动,引入风的概念意味之一是太阳每一百年对水星的引力至少减少3X10-12倍。
引入太阳风的概念意味之二是太阳风对水星的外推!依据动量守恒定律mv=M&v’。&m为水星所受到的太阳风作用,v为太阳风速度;&M&为水星质量,&v’为水星速度变化。
水星公转数值约为5790000Km,水星公转轨道扁率约为0.2056。水星半径约为2439Km。球面面积公式S=4Π&.R.R。水星公转轨道球面面积约为x10&12Km2。水星面积约为km2,两者之比为9.017x10&9。太阳质量约为1.99x10&33g,水星质量约为3.303x10&23g。考虑太阳系、银河系等均为平面结构的事实,可以假定太阳风主要散失在太阳赤道面。加之考虑水星公转轨道扁率、水星对太阳风的引力作用,对水星获得的太阳风物质予以增大,乘以系数100。则得100年水星获得的太阳风物质约为&3.32X10-20M⊙。
地球处太阳风的最大速度约为900&Km/S。太阳表面的最小脱离速度约为624&Km/S。取水星处太阳风速度约为780&Km/S。
将以上数值简单代入公式mv=M&v’,可得每百年v’约为7.84X10-5m/S。
太阳风引起的引力变化与外推作用之和对水星每百年&43”的进动相比不是可以忽略不计的!
要知道水星公转周期约88地球日,水星每百年的运动100x4.14x360x60x60与每百年&43”的进动相比也是天文数字!
当然,我开始考虑太阳风因素时,我曾设想做天体的“N体”计算。但随着时间的变化,认识到这是现在无法做到的。
将太阳风因素引入&水星进动&的“N体”计算是否会支持爱因斯坦理论?
爱因斯坦1915年的水星进动计算很大程度上可以被认为是对牛顿方程进行系数调整以适应已知的43”!&因为水星进动&的“N体”精确计算的篇幅至少会是数以百万字的,而不会只是一个普通论文篇幅!
&其他彗星/近日点
哈雷彗星,到达近日点,哈雷彗星是惟一可以预报的,1705年,英国天文学家哈雷利用牛顿万有引力定律推算出其及轨道,为表彰他的成就,遂将该为哈雷。它成为公元前240年以来有32次回归记录的“熟客”。哈雷彗星的周期约为76年。在20世纪有二次出现。1910年回归时条件良好,因而形象颇为壮观:4月20日过近日点时彗尾已亮得肉眼可见,一个月后过近地点时彗尾长达125度~150度。其时,由于它距离地球只有2500万千米,故有人担心完全被彗尾笼罩的地球生物会全部死亡。其实彗尾非常稀薄,而地球未发生任何异状。不过哈雷彗星横扫夭际的景象着实使当时的人们心惊肉跳。彗星英仙座流星雨的流星体来自周期135年的Swift-Tuttle彗星,当经过彗星轨道附近时,重力将这些从彗核散布出来的尘埃、碎粒吸引至地球,以高速冲向大气层,摩擦燃烧后发出短暂的光芒,就是我们所见的流星。较大的流星体其尾迹可在夜空中持续数分钟之久。最近一次于1992年11月过近日点的 109P/Swift-Tuttle 彗星。下一次& le彗星要到2126年才会再度通过近日点。, 过近日点时彗尾已长达11度,亮度达0等。 后发现于黎明前的东方天空,彗尾日渐变长,达20度以上,粗而弯的橙黄色和直线延伸的蓝色气体彗尾漂亮而易于区分。它成为自1910年哈雷彗星回归以来最辉煌的彗星之一,很多天文爱好者都拍到颇为漂亮的照片。 贝内特彗星是日由南非业余天文学家贝内特发现而命名的。
引力现象/近日点
近日点进动值与观测值的分歧,1859年法国天文学家勒威耶发现水星近日点进动的观测值﹐比根据牛顿定律算得的理论值每世纪快38度﹐并猜测这可能是一个比水星更靠近太阳的水内行星吸引所致。可是经过多年的辛勤搜索﹐这颗猜测中的行星始终毫无踪影。纽康测定这个值为每世纪43度。他提出﹐这可能是那些发出黄道光的弥漫物质的阻尼所造成的。但是﹐这种假设又不能解释其他几颗行星的运动。于是纽康就怀疑万有引力定律中的平方反比规律有问题。为了能同时解释几颗内行星的实际运动﹐纽康求出了引力应与距离的2+1.574×10次方成反比。十九世纪末发展的早期﹐韦伯﹑黎曼等人也都曾试图用电磁理论来解释水星近日点的进动问题﹐但均未能得出满意的结果。 依据万有引力定律计算所得的水星近日点进动理论值与实际观测所得到的观测值之间的差异所产生的分歧问题。1859年,天文学家U.J.J.勒威耶根据多次观测发现所得到的水星近日点进动值要比按照牛顿万有引力定律计算所得的理论值每世纪快38秒出现水星近日点反常进动他的这一发现引起了众多家的注意很多人对这一问题进行了研究和修正。进一步测定水星近日点进动的观测值与理论值之差为每世纪43秒,于是有人怀疑牛顿万有引力定律是否普遍适用。但长期得不到完满的解释。直至1915年A.爱因斯坦根据他创立的广义相对论原理对水星近日点的进动进行了计算他的计算值与按照牛顿万有引力定律计算得到的值之差值为每世纪43″03。这个值与观测值十分接近,从而成功地解释了水星近日点反常进动。进动值的分歧问题,成为天文学对广义相对论的最有力的验证之一。影响水星近日点进动的因素很多,任何微小的变动都会影响到对广义相对论的验证,因此,这个问题尚需要继续研究。
相对运动/近日点
当银河系银棒A端静力场中心线点穿越带动太阳系,过了与恒星太阳中心之间直线点后;【1】银河系银棒A端的静力场对太阳系的穿越带动作用是逐渐减弱;【2】太阳系是逐渐向银河中心方向运行靠近;【3】恒星太阳的公转、自转速度是逐渐减弱;【4】地球的近日点是逆时针方向从点向点方向进动,近日点的进动是达不到春分点的;【5】地球的远日点是从夏至点向秋分点进动运行,远日点的进动运行是不会到达秋分点;【6】地球的近日点距离是一年比一年逐渐增长;【7】地球的远日点距离同样是一年比一年逐渐增长;还有银河系、恒星太阳公转运动因数;星体与星体之间的运动,两星体的远离拉动、两星体的靠近推斥;【8】各行星、地球的公转与自转也是同时逐渐的减速。 近日点相对运动太阳系被银河系静力场穿越带动慢于银河系银棒A端运行过程中,当慢行至距银棒A端中心线圆周角点顺时针方向至45度圆周角直线点向外时;【1】银河中心的静力场对太阳系的穿越带动作用是逐渐增强;【2】太阳系是逐渐向银河系外沿方向运行;【3】恒星太阳的公转、自转速度是逐渐增强;【4】地球的近日点是会出现在,从冬至点顺时针方向的45度圆周角直线点内某个圆周角点出现,又开始逆时针方向向前进动;近日点的进动是不会到达春分点;【5】地球的远日点是会出现在,从夏至点顺时针方向的45度圆周角直线点内某个点出现,又开始逆时针方向向夏至点方向进动,远日点的进动运行是不会到达秋分点;【6】地球的近日点距离是逐渐开始一年比一年缩短;【7】地球的远日点距离也是同样开始逐渐一年比一年缩短;还有银河系、恒星太阳公转运动的因数;星体与星体之间的运动,两星体的远离拉动、两星体的靠近推斥作用;【8】各行星、地球的公转与自转速度也是同时逐渐的增加;【9】太阳系的公转速度慢于银河中心的逆时针方向自转速度,到了距银棒A端中心线点135度圆周角直线点向外时,银棒B端的静力场对太阳系的作用是逐渐增强;地球近日点又从不到秋分圆角点的某个圆角点开始逆时针方向逐渐向春分圆周角点方向进动。
天象/近日点
日13:15&由我国省市天文爱好者张大庆和日本业余天文学家迟谷熏在上月初共同发现的“池谷—张彗星”,日前天文学家已计算出其轨道,它将在3月18日通过近日点,这将为国内的众多提供一次观测新彗星的良机。据介绍,“池谷—张彗星”已逐渐靠近近日点,此后十余天的每天黑幕降临时分,该彗星会在西南方天空出现,地平高度约在20度左右,可用口径为5厘米左右的小型天文观测。特别是从3月15日至20日的数天时间,这颗彗星的亮度还将继续增亮,其亮度估计在4星等左右,在无灯光干扰、大气&宁静度较高的郊外用肉眼可看到一颗像状的模糊亮点,即“池谷—张彗星”
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贡献光荣榜哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆.下面说法中正确的是( )A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C.彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D.若彗星周期为75年.则它的半长轴是地球公转半径的75倍 题目和参考答案——精英家教网——
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哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下面说法中正确的是(  )A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C.彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D.若彗星周期为75年,则它的半长轴是地球公转半径的75倍
A、由开普勒第二定律知:在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的.所以v近>v远、ω近>ω远,故A、B正确;C、由a向=v2r知a近>a远,故C正确;D、由开普勒第三定律得R3T2=R3地T2地,当T=75T地时,R=3(75)2,R地≠75R地,故D错误;故选:ABC.
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科目:高中物理
来源:不详
题型:单选题
下列说法正确的是(  )A.作匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然消失时,将沿圆周半径方向离开圆心B.作匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然消失时,将沿圆周切线方向离开圆心C.作匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然消失时,将沿着切线和圆周之间的某一条曲线向远离圆心的方向运动D.作离心运动的物体,是因为受到离心力作用的缘故
科目:高中物理
来源:不详
题型:填空题
运动物体所受的合外力为零时,物体做______运动,如果合外力不为零,它的方向与物体速度方向在同一直线上,物体就做______运动,如果不在同一直线上,物体就做______运动.
科目:高中物理
来源:不详
题型:单选题
关于公式r3T2=k,下列说法中正确的是(  )A.公式只适用于围绕太阳运行的行星B.不同星球的行星或卫星,k值均相等C.围绕同一星球运行的行星或卫星,k值相等D.以上说法均错
科目:高中物理
来源:不详
题型:单选题
历史上第一次在实验室较精确测出引力常量的科学家是(  )A.伽利略B.卡文迪许C.牛顿D.爱因斯坦
科目:高中物理
来源:不详
题型:单选题
北京时间日下午,美国探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星,并投入彗星的怀抱,实现了人类历史上第一次对彗星的“大碰撞”,如图所示.设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一椭圆,其运行周期为5.74年,则下列说法中正确的是( &)A.探测器的最小发射速度为7.9km/s B.“坦普尔一号”彗星运动至近日点处的加速度大于远日点处的加速度C.“坦普尔一号”彗星运动至近日点处的线速度小于远日点处的线速度D.探测器运行的周期小于5.74年
科目:高中物理
来源:不详
题型:单选题
物体从M点开始做减速运动,图2中的下列选项能正确描述物体运动到P点时的速度v和加速度a方向关系的是(  )A.B.C.D.
科目:高中物理
来源:不详
题型:单选题
行星绕太阳的运动轨道是圆形,那么它运行周期T的平方与轨道半径r的立方比为常数,即T2r3=k,这就是著名的开普勒第三定律.该定律中常数k的大小(  )A.只与太阳的质量有关B.只与行星的质量有关C.与太阳和行星的质量有关D.与太阳的质量及行星的速度有关
科目:高中物理
来源:不详
题型:单选题
关于万有引力常量G,下列说法正确的是(  )A.在不同星球上,G的数值不一样B.在不同的单位制中,G的数值一样C.在国际单位制中,G的数值等于两个质量各1g的物体,相距1m时的相互吸引力D.在国际单位制中,G的单位是N?m2kg
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据报道一颗来自太阳系外的彗星于日擦火星而过。如图所示,假设火星绕太阳做匀速圆周运动,轨道半径为r,周期为T。该彗星在穿过太阳系时由于受到太阳的引力,轨道发生弯曲,彗星与火星在圆轨道A点“擦肩而过”。已知万有引力常量G,则A.可计算出火星的质量B.可计算出彗星经过A点时受到的引力C.可计算出彗星经过A点的速度大小D.可确定彗星在A点的速度大于火星绕太阳的速度 
试题分析:火星绕太阳在圆轨道上运动,根据万有引力提供向心力得 可得出太阳的质量,无法计算出火星的质量,A错误;因为不知彗星的质量,所以无法计算出彗星经过A点时的万有引力,B错误;彗星经过A点做离心运动,万有引力小于向心力,不能根据求出彗星经过A点速度的大小,C错误;该彗星穿过太阳系由于受到太阳的引力轨道发生了弯曲,彗星与火星在圆轨道A点“擦肩而过”,可确定彗星在A点的速度...
考点分析:
考点1:万有引力定律
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如图所示,晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间摩擦均忽略不计,现衣服处于静止状态。如果保持绳子A端、B端在杆上的位置不变,将右侧杆缓慢平移到图中虚线位置的过程中,则A.绳子的弹力变大B.绳子的弹力不变C.绳子对挂钩弹力的合力不变D.绳子对挂钩弹力的合力变大 
如图所示,有界匀强磁场边界线SP∥MN,速率不同的同种带电粒子(重力不计且忽略粒子间的相互作用)从S点沿SP方向同时射入磁场。其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直;穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角,则粒子从S点分别到a、b所需时间之比为A.1∶3
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如图所示,a、b两条曲线分别为汽车A、B行驶在同一条平直公路上的v-t图象, a、b曲线交点的连线与时间轴平行,且a、b曲线关于它们两交点的连线对称。已知在t2时刻两车相遇,下列说法正确的是A.在t1~t2这段时间内,两车位移相等B.在t1~t2这段时间内的同一时刻,A车与B车加速度大小相等C.t1时刻两车也相遇D.t1时刻A车在前,B车在后 
在物理学发展过程中,许多物理学家都做出了重要的贡献,下列说法正确的是A.开普勒发现了万有引力定律;牛顿测出了引力常量的值B.法拉第发现了电流的磁效应;楞次发现了电磁感应现象C.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 
(14分)如图所示,一个质量为M长为L的圆管竖直放置,顶端塞有一个质量为m的弹性小球,M=5m,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为5mg.管从下端离地面距离为H处自由落下,运动过程中,管始终保持竖直,每次落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等,不计空气阻力,重力加速度为g.求:(1)管第一次落地弹起时管和球的加速度;(2)管第一次落地弹起后,若球没有从管中滑出,则球与管达到相同速度时,管的下端距地面的高度;(3)管第二次弹起后球不致滑落,L应满足什么条件. 
题型:选择题
难度:简单
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