"合作释疑":
1、 实验室里"称量"地球的质量
(1)称量条件:不考虑地球自转的影响
(2)称量原理:地面上物体的重力等于地球对该物体的万有引力,即mg=GMm/R2
(1) 称量结果:地球的质量M=gR2/G
2、"称"太阳的质量
(1) 称量前提条件:有了引力常量G的数值
(2)基本思路:行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供,我们可以利用或测量的数据是某个行星的轨道半径r(如地球)和周期T。根据Fn=F万,得到
"点拨拓展":
计算天体的质量
1、 环绕型
(1) 天体实际运动是沿椭圆轨道运动的,而我们通常情况可以把它的运动近似处理为圆形轨道,即认为天体在做圆周运动。
(2) 在研究匀速圆周运动时,为了描述其运动特征。我们引进了线速度v,角速度w,周期T三个物理量。
(3) 根据环绕天体的运动情况,求解向心加速度有三种求法:
①an=v2/r ②an= ω2r ③ an=4π2r /T2
(4)应用天体运动的动力学方程----万有引力充当向心力,结合圆周运动向心加速度的三种表达方式可得三种形式的方程,即
F引=G=Fn=man=m. 即:G ①
F引=G=Fn=man=mω2r 即:G=mω2·r ②
F引=G=Fn=man=m 即:G=m ③
(5)从上述动力学方程的三种表述中,可得到相应的天体的质量的三种表达形式
①M=v2r/G. ②M=ω2r3/G. ③M=4π2r3/GT2.
上述三种表达式分别对应在已知环绕天体的线速度v,角速度ω,周期T时求解中心天体质量的方法.以上各式中M表示中心天体质量,m表示环绕天体质量,r表示两天体间距离,G表示引力常量. 环节四 当堂检测 "当堂检测":
1.已知万有引力常量 和下列各组数据,能计算出地球质量的是( )
A.月球绕地球运行的周期及月球距地球的距离
B.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
C.人造卫星在地面附近运行的速度和运行周期
D.若不考虑地球自转,已知地球的半径及重力加速度
2.若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径 、周期 、万有引力常量 ,则可求得( )
A.该行星的质量
B.太阳的质量
C.该行星的密度
D.太阳的平均密度
3.若已知太阳的一个行星绕太阳运转的轨道半径为r,周期为T,引力常量为G,则可求得( )
A.该行星的质量 B.太阳的质量
C.该行星的平均密度 D.太阳的平均密度
4.下列说法正确的是 ( )
A.海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算的轨道,其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D.以上均不正确
5、地球公转的轨道半径是R1,周期是T1,月球绕地球运动的轨道半径为R2,周期为T2,则太阳质量与地球质量之为 。
6、地球绕太阳公转的轨道半径R,公转周期T,万有引力恒量G,则计算太阳质量的表达式
7、空间探测器进入某行星的万有引力范围之内以后,在靠近该行星表面的上只做匀速圆周运动,测得运动周期为T,则这个行星的平均密度