Question

中国赴南极考察船“雪龙”号，从上海港口出发一路向南，经赤道到达南极．某同学设想在考察船“雪龙”号上做一些简单的实验，来探究地球的平均密度：当“雪龙”号停泊在赤道时，用弹簧秤测量一个钩码的重力，记下弹簧秤的读数为F₁；当“雪龙”号到达南极后，仍用弹簧秤测量同一个钩码的重力，记下弹簧秤的读数为F₂．设地球的自转周期为T，不考虑地球两极与赤道的半径差异，请根据探索实验的设想，写出地球平均密度的表达式．（已知引力常量为G）

Answer 1

【答案】分析：重力并不等于地球对物体的引力，由于地球的本身自转，只有两极引力等于重力，两极以外是引力一部分等于重力，另一部分等于自转的向心力．
解答：解：设地球半径为R，
体积V=πR³
赤道长度为2πR，线速度v=
当“雪龙”号到达南极后，用弹簧秤测量同一个钩码的重力，记下弹簧秤的读数为F₂．
F₂=①
当“雪龙”号停泊在赤道时，用弹簧秤测量一个钩码的重力，记下弹簧秤的读数为F₁；
F₁=-m②
由①②得M=
所以密度ρ==
答：地球平均密度的表达式是．
点评：解决该题关键要知道重力和万有引力的区别，一般情况下我们可以近似认为物体的重力大小等于万有引力的大小．