(2011•青岛)演绎式探究--探索宇宙:

(2011•青岛)演绎式探究--探索宇宙:
(1)牛顿认为,宇宙中任何两个物体之间都存在引力,引力大小F=k
m1m2
r2
,其中m1、m2分别为两个物体的质量,r为两个物体间的距离,k=6.67×l0-11m3/(kg•s2).可见,当两个物体间的距离增大时,它们之间的引力将变______.
当我们用线绳拴着一个小球使它以手为圆心转动时,绳子对小球有一个向圆心拉的力,这个力叫做向心力.这是小球得以绕圆心做圆周运动的条件.宇宙中的星体也是如此:
子星绕母星(卫星绕行星,行星绕恒星)的运动可以近似地看作是匀速圆周运动(如图),子星受到一个恒定的指向圆心(母星)的向心力,向F=m
v2
r
心力的大小,其中m为子星质量,v为子星绕母星匀速运动的速度,r为运动半径(也即两星之间的距离).并且,向心力的大小等于母星对它的引力F
(2)已知月球绕地球一周所用的时间为T,地月之间的距离为r,请你推导出地球质量M的数学表达式.
(3)已知地球到太阳的距离为1.5×l011m,一年为3.2×l07s,则太阳的质量为______kg.
谅解佛 1年前 已收到1个回答 举报

round034 幼苗

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解题思路:(1)根据F=k
m1m2
r2
判断两个物体间的距离增大时,它们间的引力如何变化.
(2)现推导出速度v与周期T的关系,代入向心力公式,然后由万有引力公式与向心力公式列方程,解方程即可求出地球质量M的表达式.
(3)把已知数据代入地球质量表达式,可求出地球质量.

(1)由F引=k
m1m2
r2知:当两个物体间的距离增大时,它们之间的引力将变小.
(2)向心力F心=m
v2
r=m
(
s
T)2
r=m
(2πr)2
rT2=m
4π2r
T2,设月球质量为m,地球质量为M,
月球绕地球做圆周运动的向心力由地球对月球的万有引力提供,
即:
kmM
r2=m
4π2
T2r,所以M=
4π2r3
kT2.
(3)已知:r=1.5×l011m,T=3.2×l07s,k=6.67×l0-11m3/(kg•s2),
所以地球质量M=
4π2r3
kT2=
4×3.142×(1.5×1011m)3
6.67×l0−11m3/(kg•s2)× (3.2×107s)2 ≈1.95×1030kg.
故答案为:(1)小.(2)M=
4π2r3
kT2.(3)1.95×1030

点评:
本题考点: 重力;物理学方法;人类探究太阳系及宇宙的历程.

考点点评: 这是一道信息给予题,认真审题,充分理解题意,由题干获取足够的信息是解题的关键.

1年前

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