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技巧12 比例运算法
两个物理量的数学关系明确时,利用他们的比例关系可以避免繁琐的数学运算。应用此法时,必须明确研究的物理问题中涉及物理量之间的关系,明确哪些是变量,哪些是不变量。首先应用物理公式列出相关表达式,然后进行数学推导,得到通式,再求比例关系。
【案例】 北京时间2023年1月15日11时14分,我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,以“一箭十四星”发射方式,成功将齐鲁二号/三号卫星及珞珈三号01星、吉林一号高分03D34星等14颗卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。假设其中的甲、乙两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动,甲的轨道半径是乙的2倍,甲的质量也是乙的2倍,则( )
A.由v=可知,甲的速度是乙的倍
B.由a=ω2r可知,甲的向心加速度是乙的2倍
C.由F=G可知,甲的向心力是乙的
D.由=k可知,甲的周期是乙的2倍
[解析] 卫星绕地球做圆周运动,万有引力提供向心力,因为在不同轨道上g是不一样的,故不能根据v=得出二者速度的关系,由=知卫星的运行线速度v=,代入数据可得==,故A错误;因为在不同轨道上两卫星的角速度不一样,故不能根据a=ω2r得出两卫星加速度的关系,由=ma知卫星的运行加速度a=,代入数据可得==,故B错误;根据F向=可得==,故C错误;两卫星均绕地球做圆周运动,根据开普勒第三定律=k,可得==2,故D正确。
[答案] D
直接利用变量的数学比例关系,不仅可以免除罗列一大串包含众多变量的数学计算式,还避免了由于字母多而易造成的书写运算失误。
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