《高中物理 第6章 相對(duì)論與天體物理 6.4 探索宇宙教案2魯科版選修34》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第6章 相對(duì)論與天體物理 6.4 探索宇宙教案2魯科版選修34（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、探索宇宙一、一般恒星演化的現(xiàn)代理論 一般恒星的演化都經(jīng)歷了形成、發(fā)展、晚年幾個(gè)階段。結(jié)局不外乎三種天體：白矮星、中子星和黑洞。質(zhì)量為8M日的恒星，最終形成白矮星，其質(zhì)量為1.44M日，密度可達(dá)到106kg/m3. 質(zhì)量大于10M日的恒星最終形成中子星，其質(zhì)量在1.44M日以上，密度可達(dá)到1011kg/m3. 新星或超新星是正在死亡的恒星，超新星爆發(fā)后留下來(lái)的核心其質(zhì)量小于2M的是中子星，質(zhì)量大于2M的將進(jìn)一步坍縮變?yōu)楹诙础？茖W(xué)家已經(jīng)找到了許多白矮星和中子星，正在努力尋找黑洞。1、 白矮星的質(zhì)量典型的白矮星為天狼星的一顆著名的伴星，即天狼是已不再發(fā)光的白矮星，他們的環(huán)繞周期為50.1年例1、在天
2、文學(xué)上把兩個(gè)相距較近，由于彼此的引力作用沿軌道相互環(huán)繞的恒星系統(tǒng)稱為雙星。星和星組成的雙星系統(tǒng)繞其“晃動(dòng)”（實(shí)際上是環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)）的周期為T，星的晃動(dòng)范圍為D，星的晃動(dòng)范圍為D。試求星和星的質(zhì)量。解析：晃動(dòng)范圍就是它們的圓周運(yùn)動(dòng)直徑，二者互相環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)。其角速度必然相等，如圖所示，兩星的距離L =對(duì)星： G對(duì)星： G所以得： M =； M= 即質(zhì)量與旋轉(zhuǎn)半徑成反比。所以 M=； M= 2、中子星的密度金牛星座的蟹狀星云的脈沖星就是一個(gè)中子星。中子星是由密集的中子組成的星體，具有極大的密度。例2、通過(guò)天文觀測(cè)已知某中子星的自轉(zhuǎn)角速度為=60rad/s ，該中子星并沒(méi)有因?yàn)樽赞D(zhuǎn)而解體，根據(jù)這些事實(shí)人們可
3、以推知中子星的密度，試寫出中子星的密度最小值的表達(dá)式為=_; ,計(jì)算出該中子星的密度至少為_(kāi)kg/m3,(假設(shè)中子星通過(guò)萬(wàn)有引力結(jié)合成球狀星體，保留2位有效數(shù)字)。 （1.31014kg/m3）解析：中子星自轉(zhuǎn)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的，不解體的條件應(yīng)是萬(wàn)有引力大于向心力 不解體的條件應(yīng)是萬(wàn)有引力大于向心力,設(shè)中子星赤道上一個(gè)質(zhì)點(diǎn)m繞中子星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度恰好等于中子星自轉(zhuǎn)的角速度，中子星的質(zhì)量為M，則有GmR2, 式中的M = 由此可以得到中子星的密度為 ； 取 = = 1.31014 kg /m3。3、黑洞大小黑洞是一種密度極大的天體，其表面的引力是如此強(qiáng)大，以至于包括光在內(nèi)的所有物
4、質(zhì)都逃脫不了其中引力的作用。例3、1997年。8月26日在日本舉行的國(guó)際天文學(xué)大會(huì)上，德國(guó)Max 、Plank學(xué)會(huì)的一個(gè)研究小組宣布了他們的研究成果，銀河系的中心可能存在一個(gè)大黑洞。他們的根據(jù)是用口徑為3.5m的天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)獵戶座中位于銀河系中心附近的星體進(jìn)行近6年的觀測(cè)所得到的數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)，距離銀河系中心約60億km的星體，正以2103km/s的速度圍繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)，根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，試計(jì)算：如果銀河系中心確定存在黑洞的話，其最大半徑是多少？(r0 1）。為了解釋觀測(cè)周期T和雙星運(yùn)動(dòng)周期T的不同，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能存在一種望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)不到的物質(zhì)暗物質(zhì)。作為一種簡(jiǎn)化的模型，
5、我們假定在以這兩個(gè)星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布這種暗物質(zhì)，如不考慮其他暗物質(zhì)的影響，試根據(jù)這一模型和上述觀點(diǎn)觀測(cè)結(jié)果確定該星系間這種暗物質(zhì)密度。（=3（N1）M./2L3.）解析：由觀測(cè)結(jié)果，星體的運(yùn)動(dòng)周期T=T這一種差異是由雙星內(nèi)均勻分布的暗物質(zhì)引起的，均勻分布在球體內(nèi)的暗物質(zhì)對(duì)雙星系統(tǒng)的作用，與一質(zhì)量等于球內(nèi)暗物質(zhì)的總質(zhì)量M。位于中點(diǎn)O處的質(zhì)點(diǎn)的作用相同，考慮暗物質(zhì)作用雙星后的速度即為觀察到的速度v。則有理論上看（不計(jì)暗物質(zhì)對(duì)雙星的作用），對(duì)每一人星體有G， v =M，所以 v=雙星運(yùn)動(dòng)的半徑R = L/2是一定的，則有vT =vT= 2L/2 = L v = v.將兩個(gè)速度的表達(dá)式代入
6、得 M=設(shè)所求暗物質(zhì)的密度為，則有 = 8、宇宙中的反物質(zhì)根據(jù)宇宙大爆炸理論，爆炸產(chǎn)生出對(duì)稱的正物質(zhì)和反物質(zhì)，我們的宇宙是一個(gè)由正物質(zhì)組成的，反物質(zhì)組成的宇宙也應(yīng)同樣存在。反物質(zhì)是狄拉克于1931年提出的，每種粒子都有反粒子，現(xiàn)在已經(jīng)找到了很多種粒子的反粒子，如：1932年安德遜發(fā)現(xiàn)正電子，1955年，恰伯林和塞格勒發(fā)現(xiàn)反質(zhì)子，1956年考克爾發(fā)現(xiàn)反中子，1959年王淦昌等人發(fā)現(xiàn)反超子反物質(zhì)組成的宇宙中哪里？例9、1998年6月3日美國(guó)發(fā)射的航天飛機(jī)發(fā)現(xiàn)者號(hào)搭載了一臺(tái)磁譜儀，MAS（OI）。其中一個(gè)關(guān)鍵部件是由中國(guó)科學(xué)院電工研究所設(shè)計(jì)制造的直徑為120mm，高為800mm ，中心磁感強(qiáng)度為0.
7、134T的永久磁體，它的要使命是要探測(cè)宇宙中可能存在的反物質(zhì)，特別是宇宙中反氦原子的原子核，所謂反物質(zhì)，即質(zhì)量與正粒子相等，帶電量與正粒子相等，電性相反。若圖是磁譜儀中的4條徑跡，分別為質(zhì)子、反質(zhì)子、粒子，反核經(jīng)粒子速度選擇器后，再進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后形成的徑跡，其中反核的徑跡為：(B)A、1 ； B. 2; C. 3 ; D. 4 . 解析：由左手定則或判定粒子經(jīng)速度選擇器后徑跡可能為3或4，再由qvB = , r = 或判定3為質(zhì)子的徑跡，4為粒子的徑跡。再根據(jù)反物質(zhì)原理，對(duì)應(yīng)反向偏轉(zhuǎn)半徑大小相等，所以2為反核的徑跡。故B正確。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375
高中物理 第6章 相對(duì)論與天體物理 6.4 探索宇宙教案2魯科版選修34
