2017-2018学年高中创新设计物理教科版必修2:第三章 学案3 万有引力定律的应用
2017-2018学年高中创新设计物理教科版必修2:第三章 学案3 万有引力定律的应用第3页

得ρ=.

(2)若天体的某个行星(或卫星)的轨道半径为r,运行周期为T,中心天体的半径为R,则由G=mr和M=ρ·πR3,得ρ=.

注意 R、r的意义不同,一般地R指中心天体的半径,r指行星或卫星的轨道半径,若绕近地轨道运行,则有R=r,此时ρ=.

  三、天体运动的分析与计算

1.基本思路:一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动,所需向心力由中心天体对它的万有引力提供.

  2.常用关系:

  (1)G=ma=m=mω2r=mr

(2)忽略自转时,mg=G(物体在天体表面时受到的万有引力等于物体重力),整理可得:gR2=GM,该公式通常被称为"黄金代换式".

3.四个重要结论:设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动.

  (1)由G=m得v= ,r越大,v越小.

  (2)由G=mω2r得ω= ,r越大,ω越小.

  (3)由G=m()2r得T=2π ,r越大,T越大.

  (4)由G=ma向得a向=,r越大,a向越小.

  

  一、天体质量和密度的计算

例1 地球表面的平均重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,可估算地球的平均密度为(  )

  A. B.

  C. D.

解析 忽略地球自转的影响,对处于地球表面的物体,有mg=G,又地球质量M=ρV=πR3ρ,代入上式化简可得地球的平均密度ρ=.