活动1:甲图中卡文迪许"能称出地球质量"是怎么一回事?
提示:卡文迪许在实验室测出了引力常量G的值。若忽略地球自转的影响,在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力。由mg=G得:M=,知道了引力常量G、代入数据(地球表面g=9.8 m/s2,地球半径R=6400 km),就可以算出地球的质量M=6.0×1024 kg。
活动2:乙图中太阳的质量可以用活动1的方式来计算吗?
提示:如果知道相应的数据也可以,但直接数据不好获得,可以有更好的方法来计算。如果知道地球绕太阳的公转周期T和它与太阳的距离r,可以利用太阳对地球的万有引力提供地球需要的向心力来求太阳质量。由G=m地r得M太=。
活动3:讨论、交流、展示,得出结论。
(1)天体质量的计算
①重力加速度法
若已知天体(如地球)的半径R及其表面的重力加速度g,根据在天体表面上物体的重力近似等于天体对物体的万有引力,得mg=G,解得天体的质量为M=,g、R是天体自身的参量,所以该方法俗称"自力更生法"。
②环绕法
借助环绕中心天体做圆周运动的行星(或卫星)计算中心天体的质量,俗称"借助外援法"。常见的情况如下: