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已知引力常量G,地球半径R,月球和地球之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期T1,地球的自转周期T2,地球表面的重力加速度g,某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M的方法:
同步卫星绕地心做圆周运动,由G
Mm
h2
=mh
4π2
T22
得M=
4π2h3
G
T22

(1)请判断上面的结果是否正确,并说明理由,如不正确,请给出正确的解法和结果;
(2)请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果(用上面所给的已知量表示).
人气:161 ℃ 时间:2019-08-20 04:25:54
解答
(1)上面结果是错误的,地球的半径R在计算过程中不能忽略,
正确解法和结果:
GMm
(R+h)2
4π2m
T2
(R+h)

得:M=
4π2(R+h)3
G
T22

(2)方法一:月球绕地球做圆周运动,
G
Mm
r2
=mr
4π2
T21

M=
4π2r3
G
T21

方法二:在地面重力近似等于万有引力由G
Mm
R2
=mg
得M=
gR2
G

答:(1)上面的结果错误的,正确解法和结果:
GMm
(R+h)2
4π2m
T2
(R+h)

得:M=
4π2(R+h)3
G
T22

(2)两种估算地球质量的方法并解得结果所上述所示.
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