思路 物体在天体(如地球)表面的重力近似等于天体(如地球)与物体间的万有引力:mg=G 行星或卫星受到的万有引力充当向心力:
G=m()2r
(或G=m)
(或G=mω2r) 天体质量 天体(如地球)质量:M= 中心天体质量:
M=(M=
或M=) 天体密度 ρ== ρ==
(以T为例) 说明 利用mg=求M是忽略了天体自转,且g为天体表面的重力加速度 由F引=F向求M,求得的是中心天体的质量,而不是做圆周运动的天体质量
例1 假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星.若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1,已知万有引力常量为G.
(1)则该天体的密度是多少?
(2)若这颗卫星距该天体表面的高度为h,测得卫星在该处做圆周运动的周期为T2,则该天体的密度又是多少?
答案 (1) (2)
解析 设卫星的质量为m,天体的质量为M.
(1)卫星贴近天体表面运动时有G=mR,M=
根据数学知识可知天体的体积为V=πR3
故该天体的密度为ρ===.
(2)卫星距天体表面的高度为h时,忽略自转有