課程內容:
《萬有引力理論的成就》
提出問題:在天文學上,像太陽、地球這些天體我們無法直接測定它們的質量,那么我們能否通過萬有引力定律的學習來找到計算天體質量的方法呢?
1.天體質量的計算
應用萬有引力定律可以計算天體的質量,基本思路是:根據行星(或衛星)運動的情況,求出行星(或衛星)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)的質量。
設M是太陽的質量,m是某個行星的質量,r是行星與太陽間的距離,ω是行星公轉的角速度。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
太陽質量:M=4π2r3/GT2
結論:設環繞中心天體運動的行星(或衛星)的軌道半徑為r,周期為T,則中心天體的質量為4π2r3/GT2。
基本思路:
(1).根據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量。
注:在此求不出運動天體本身的質量
提出問題:如何求中心天體的密度ρ?數學公式提示:球的體積V=4/3πR3
同樣的道理,如果已知衛星繞行星運動的周期和衛星與行星間的距離,也可以算出行星的質量。目前,觀測人造衛星的運動,是測量地球質量的重要方法之一。
例:已知月亮繞地球運轉周期T=30天和月地間距離r=38萬公里,計算地球質量?
2.發現未知天體
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張老師
女,中教高級職稱
張艷,具有扎實的專業功底,腳踏實地的工作作風,以學生為本的教學理念,其教學風格受到歷屆學生的好評。