开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即a3T2=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知万有引力常量为G,太阳的质量为M太.

问题描述:

开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即

a3
T2
=k,k是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式.已知万有引力常量为G,太阳的质量为M

因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r.根据万有引力定律和牛顿第二定律有Gm行M太r2=m行(2πT)2r              &nb...
答案解析:行星绕太阳的运动按圆周运动处理时,此时轨道是圆,就没有半长轴了,此时

a3
T2
=k应改为
r3
T2
=k,再由万有引力作为向心力列出方程可以求得常量k的表达式;
考试点:开普勒定律.
知识点:本题就是考察学生对开普勒行星运动第三定律的理解和应用,掌握住开普勒行星运动第三定律和万有引力定律即可求得结果,式中的常量k必修是相对于同一个中心天体来说的.