Question

在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年以后，英國物理學(xué)家卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實驗室里比較準(zhǔn)確地測出了引力常量，引力常量的測出有著非常重要的意義，使得萬有引力定律有了真正的實驗價值．可以用測定地球表面物體重力加速度的方法，測定地球質(zhì)量，因此卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”．現(xiàn)測出引力常量G，地球表面物體重力加速度g，已知地球半徑為R．求：
（1）地球的質(zhì)量M；
（2）若發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，衛(wèi)星的運行軌道距地面高度為h，該衛(wèi)星的周期大小．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)地球表面的物體受到的重力等于萬有引力，可解得地球的質(zhì)量M．
（2）根據(jù)萬有引力提供向心力，得，把地球的質(zhì)量M代入，即可解得該衛(wèi)星的周期．
解答：解：（1）設(shè)地球表面上一物體的質(zhì)量為m，
根據(jù)地球表面的物體受到的重力等于萬有引力，有：

解得：
（2）設(shè)人造地球衛(wèi)星質(zhì)量為m′，衛(wèi)星在此軌道上做勻速圓周運動的周期為T，
根據(jù)萬有引力提供向心力，有：

所以
把地球的質(zhì)量M的值代入上式，得：

答：（1）地球的質(zhì)量；
（2）若發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，衛(wèi)星的運行軌道距地面高度為h，該衛(wèi)星的周期大小為．
點評：本題要掌握兩個關(guān)系：星球表面的物體受到的重力等于萬有引力；環(huán)繞天體繞中心天體做圓周運動所需要的向心力由萬有引力提供．這兩個關(guān)系可以解決天體運動的一切問題．