萬有引力定律應(yīng)用中的兩個模型

萬有引力定律是中學(xué)物理的一個重點(diǎn)內(nèi)容，也是—個熱點(diǎn)內(nèi)容。萬有引力定律及其在天文學(xué)上的運(yùn)用，在整個中學(xué)階段，內(nèi)容并不難，但是同學(xué)們在學(xué)習(xí)了這—部分內(nèi)容之后，普遍感覺知識點(diǎn)雜亂，知識的運(yùn)用沒有規(guī)律可言。其實(shí)，這是同學(xué)們在學(xué)習(xí)了這—部分之后沒有掌握萬有引力定律在天體運(yùn)行方面應(yīng)用的兩個基本模型所致。在中學(xué)物理中，萬有引力定律及其在天文學(xué)上的運(yùn)用主要體現(xiàn)在兩個模型上面，只要掌握這兩種基本模型，應(yīng)該能夠很快地運(yùn)用到具體的題目中去。這兩個基本的模型，一個就是在天體表面和天體一起做圓周運(yùn)動，我們把這簡稱為“隨”，一種就是圍繞天體做橢圓運(yùn)動，我們簡稱為“繞”。

首先，我們來看看“隨”的模型。物體在天體表面上，天體在自傳，物體在天體表面隨天體的自傳而作圓周運(yùn)動，不考慮天體自傳的進(jìn)動，那么我們可以認(rèn)為物體做的是勻速圓周運(yùn)動。這個時候物體做勻速圓周運(yùn)動所需要的向心力就來自于萬有引力，萬有引力的一個分力來提供物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力，另一個分力就表現(xiàn)為重力。一般由于天體的自轉(zhuǎn)角速度都比較小，所以物體做勻速圓周運(yùn)動的角速度也小，那么物體所需要的向心力就很小，在天體上面物體的重力是否和萬有引力差不多，關(guān)鍵就是要天體自轉(zhuǎn)的角速度的大小。我們可以認(rèn)為，如果天體自轉(zhuǎn)的角速度增加到一個比較大的值，那么重力和萬有引力的大小相差應(yīng)該是很大的。假設(shè)天體的角速度一直增大下去，萬有引力不能滿足所需要的向心力的時候，那么物體是會離開天體表面的，這一個天體就不會存在，除非還有別的作用把天體聚集在—起。

其次，是“繞”的模型。其實(shí)這里講的“繞”的模型，就是指物體圍繞天體旋轉(zhuǎn)。在中學(xué)階段，一般都把物體的運(yùn)動當(dāng)作勻速圓周運(yùn)動來處理。那么物體圍繞天體做勻速圓周運(yùn)動所需要的向心力就由萬有引力提供，物體所受的萬有引力全部提供向心力。不管圍繞天體旋轉(zhuǎn)的軌道半徑是多少，只要物體是圍繞天體旋轉(zhuǎn)，那么就是萬有引力全部提供物體所需要的向心力。這個時候，我們就可以列出萬有引力等于向心力的一系列方程，用這一系列的方程來找到我們需要的答案，從而很好的解決問題。

綜上所述，我們知道了兩種基本的模型。在解決問題的時候，我們首先就是要區(qū)分出問題的模型，就是建模的問題，看看問題究竟屬于哪一種模型，從而用相應(yīng)模型的知識去解決問題。當(dāng)然人們知道，有很多的問題，需要將兩種模型合起來運(yùn)用才能解決好問題，而且，在相當(dāng)一部分題目中，還要將這兩種模型和其他知識點(diǎn)一起運(yùn)用才能解決問題。我們下面舉例說明如何運(yùn)用這兩種模型去解決問題。

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