沪科版高二下册物理《第四篇 微观和宇观世界 第十三章 宇宙 B.宇宙的基本结构》优秀教学设计

沪科版高二下册物理《第四篇 微观和宇观世界 第十三章 宇宙 B.宇宙的基本结构》优秀教学设计

理由三：在月食时观察到地球投在月亮上的影子是圆的。

以上证据都说明地球是球形的。

分析：对于天体的研究通常都是间接的，你还能举出一些这样的例子吗？

【典型例题2】

宇宙中有一对双星系统，测得它们间的距离为R，绕着共同中心做圆周运动的周期为T，试求双星的总质量。

解答：设主星质量为M，伴星质量为m，由万有引力提供向心力得：

G EQ \F(Mm,R2) ＝m EQ \F(4(2,T2) Rm和G EQ \F(Mm,R2) ＝M EQ \F(4(2,T2) RM，可见

Rm:RM＝M:m，所以

Rm＝ EQ \F(MR,M＋m) ，代入第一式得：G EQ \F(Mm,R2) ＝ EQ \F(4(2mMR,T2（M＋m）) ，则

M＋m＝ EQ \F(4(2R3,GT2) ：。

分析：若主星和伴星质量相差很大时，就能估算出主星的质量了。

【典型例题3】

太阳每秒钟向外辐射的能量达到P＝4(1026 J，光从太阳传到地球需要的时间为t＝500 s，地球的半径为R＝6.4(103 km，求地球上每秒钟能接收到的太阳能。如果太阳光的平均波长为5(10－7 m，求地球上每秒钟接收到多少从太阳发来的光子，已知普朗克常量为h＝6.63(10－34 Js。

解答：太阳是向四面八方均匀辐射能量的，所以我们可以看成太阳的能量均匀辐射到以日地距离为半径、以太阳为球心的一个球面上，而地球上接收到的能量就相当于这个大球面上面积为地球大圆面积的一块面上接收到的能量。

设日地距离为r，地球上每秒钟能接收到的太阳能为P’，则：

P’＝P EQ \F((R2,4(r2) ＝P EQ \F(R2,4c2t2) ＝ EQ \F(4(1026(（6.4(106）2,4(（500(3(108）2) J＝1.82(1017 J，

又P’＝nhc/(，所以

n＝ EQ \F(P’(,hc) ＝ EQ \F(1.82(1017(5(10－7,6.63(10－34(3(108) ＝4.58(1035个。

分析：取这样一个球面是物理学中常用的一种建模方法。

【典型例题4】

月球和太阳对地球上的潮汐都有影响，（1）试分析图74-1中地球上A、B、C和D各位置的潮汐情况，（2）试分析图74-2中月球在A、B、C和D各位置时地球上的潮汐情况。

解答：（1）图74-1中A点是离开月球最近的点，月球对地表 水的引力远大于对地球其它部位的引力，于是，水流向A点，形成高潮；B点是离开月球最远的点，月球对地表水的引力远小于对地球其它部位的引力，水被地球抛在后面，这些被抛在身后的水形成高潮；C、D为两个低潮点。

（2）月球在A、B位置时，太阳与月球在同一直线上，对地球上水的引力作用互相叠加，所以潮汐会更大；月球在C、D位置时，太阳与地球的连线和月球与地球的连线互相垂直，对地球上水的引力作用互相抵消一部分，所以潮汐会较小些。

【拓展训练】