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高中物理第六章第4課《萬有引力理論的成就》(必修2)

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課堂提問

課程內(nèi)容:

《萬有引力理論的成就》
提出問題:在天文學(xué)上,像太陽、地球這些天體我們無法直接測定它們的質(zhì)量,那么我們能否通過萬有引力定律的學(xué)習(xí)來找到計算天體質(zhì)量的方法呢?
    1.天體質(zhì)量的計算
    應(yīng)用萬有引力定律可以計算天體的質(zhì)量,基本思路是:根據(jù)行星(或衛(wèi)星)運動的情況,求出行星(或衛(wèi)星)的相信加速度,而向心力是由萬有引力提供的,這樣,列出方程即可求得中心天體(太陽或行星)的質(zhì)量。
    設(shè)M是太陽的質(zhì)量,m是某個行星的質(zhì)量,r是行星與太陽間的距離,ω是行星公轉(zhuǎn)的角速度。行星做勻速圓周運動的向心力由它們之間的萬有引力提供:
        GMm/r2=mrω2
    角速度不能直接測出:ω=2π/T
    太陽質(zhì)量:M=4π2r3/GT2
結(jié)論:設(shè)環(huán)繞中心天體運動的行星(或衛(wèi)星)的軌道半徑為r,周期為T,則中心天體的質(zhì)量為4π2r3/GT2。
基本思路:
    (1).根據(jù)圍繞中心天體運行的運動天體的運動情況,求出運動天體所需的向心力。
    (2).根據(jù)萬有引力定律求出萬有引力。
    (3).利用萬有引力提供向心力列出方程,計算出中心天體的質(zhì)量。
注:在此求不出運動天體本身的質(zhì)量
提出問題:如何求中心天體的密度ρ?數(shù)學(xué)公式提示:球的體積V=4/3πR3
    同樣的道理,如果已知衛(wèi)星繞行星運動的周期和衛(wèi)星與行星間的距離,也可以算出行星的質(zhì)量。目前,觀測人造衛(wèi)星的運動,是測量地球質(zhì)量的重要方法之一。
例:已知月亮繞地球運轉(zhuǎn)周期T=30天和月地間距離r=38萬公里,計算地球質(zhì)量?
    2.發(fā)現(xiàn)未知天體

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張老師

女,中教高級職稱

張艷,具有扎實的專業(yè)功底,腳踏實地的工作作風(fēng),以學(xué)生為本的教學(xué)理念,其教學(xué)風(fēng)格受到歷屆學(xué)生的好評。

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