高中物理《萬(wàn)有引力定律及其應用》教學(xué)設計
高中物理《萬(wàn)有引力定律及其應用》教學(xué)設計
一、定律的適用條件
萬(wàn)有引力定律的公式F=Gm1m2/r2，只適用于質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用，但下列兩種情況下定律也適用。
1、當兩個(gè)物體間的距離遠大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)。
2、均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn)，但r是兩球心間的距離。
二、定律在天文學(xué)上應用
1、模型
把天體的運動(dòng)看成是勻速圓周運動(dòng)，其所需的向心力由萬(wàn)有引力來(lái)提供。
2、基本公式：、
�。�1）GMm/r2=mv2/r=mrω2=mr4π2/T2
�。�2）GMm/r2=mg
�。�3）mv2/r = mg
注意：a、（2）、（3）兩式中的g為物體所在處的重力加速度
b、應用時(shí)應根據實(shí)際情況選用適當的公式進(jìn)行分析或計算。
3、需要重點(diǎn)掌握的六個(gè)問(wèn)題
�。�1）求人造衛星的繞行速度問(wèn)題
�。�2）求星球表面的第一宇宙速度問(wèn)題
�。�3）求天體的質(zhì)量問(wèn)題
�。�4）求天體密度問(wèn)題
�。�5）求天體間的距離問(wèn)題
�。�6）會(huì )分析地球同步衛星問(wèn)題
動(dòng) 量
一、動(dòng)量、沖量、及動(dòng)量變化的三性
1、動(dòng)量p=mv，是描述機械運動(dòng)的狀態(tài)量，其三性是：
�。�1）瞬時(shí)性：通常所說(shuō)物體的動(dòng)量是指物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)動(dòng)量，計算物體的動(dòng)量時(shí)應取這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。
�。�2）相對性：由于物體的運動(dòng)速度與參考系的選擇有關(guān)，所以物體的動(dòng)量也與參考系的選擇有關(guān)，通常物體的動(dòng)量是指物體相對于地面的動(dòng)量
�。�3）矢量性：物體的動(dòng)量方向與物體瞬時(shí)速度方向相同
2、沖量I=Ft，是描述力對時(shí)間累積效應的過(guò)程量，其三性為
�。�1）時(shí)間性：沖量不僅由力決定，還由力的作用時(shí)間決定，是對應某段時(shí)間的過(guò)程量。
�。�2）絕對性：由于力和時(shí)間都和參考系的選擇無(wú)關(guān)
�。�3）矢量性：具有恒定方向的力的沖量的方向與力的方向一致，對于作用時(shí)間內方向變化的合外力的沖量方向與相應時(shí)間內動(dòng)量變化方向一致
3、動(dòng)量變化△p=p/—p，是描述動(dòng)量變化的過(guò)程量，其三性是：
�。�1）時(shí)間性：動(dòng)量變化與時(shí)間有關(guān)，不同時(shí)間內，動(dòng)量變化一般不同。
�。�2）絕對性：動(dòng)量變化與參考系的選擇無(wú)關(guān)，只要求對同一參考系。
�。�3）矢量性：動(dòng)量變化量的方向決定于末、初動(dòng)量的矢量差。
二、動(dòng)量定理
Ft= p/—p，表示物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量變化，注意其三性
�。�1）時(shí)間性：某段時(shí)間內物體所受合外力的沖量等于該段時(shí)間內動(dòng)量的變化。
�。�2）合力性：式中F是研究對象所受的包括重力在內的所有外力的合力，它可以是恒力，也可以是變力。
�。�3）矢量性：式中的沖量，動(dòng)量及動(dòng)量變化都是矢量，定理的表達式是一個(gè)矢量式，運算應使用平行四邊形法則，一維情況可簡(jiǎn)化為代數運算。某段時(shí)間內合外力沖量的方向與該段時(shí)間內動(dòng)量變化量的方向一致。
三、動(dòng)量守恒定律
1、內容：系統不受外力或者所受外力之和為零，它們的總動(dòng)量保持不變即動(dòng)量守恒。
2、表達式： m1v1+m2v2= m1v1/+m2v2/
△p1=—△p2
△p=0
3、適用范圍：（應用環(huán)境）
�。�1）相互作用的物體，不管接觸與否，粘合在一起，還是裂成碎塊，不管作用前后運動(dòng)是否在一條直線(xiàn)上，定律均適用
�。�2）兩個(gè)或兩個(gè)以上任何數目的物體系，定律均適用
�。�3）宏觀(guān)大到天體，微觀(guān)小到基本粒子，不管相互作用是什么性質(zhì)的力，也不管是高速還是低速的物體，定律均適用。
�。�4）物體若在某一方向上不受外力或所受外力的合力為零，則也可在該方向上用動(dòng)量守恒定律，但系統的總動(dòng)量不一定守恒。
�。�5）諸如碰撞、爆炸等短時(shí)間內的相互作用，若系統所受外力合力不為零，但內力＞＞外力，這時(shí)可認為不受外力，近似應用定律。
�。�6）動(dòng)量守恒定律也適用于非相互作用系統
4、使用動(dòng)量守恒定律注意“三性”
�。�1）矢量性：動(dòng)量守恒定律表達式為矢量性。
�。�2）相對性：動(dòng)量守恒定律表達式中各速度必須是相對于同一參考系
�。�3）同時(shí)性：同一時(shí)刻的動(dòng)量才能求和
即：動(dòng)量守恒定律表達式中：v1和v2必為同一時(shí)刻的速度
v1/和v2/必為另一同時(shí)刻的速度
四、反沖運動(dòng)是系統內力作用下產(chǎn)生的運動(dòng)，在這種運動(dòng)中系統的動(dòng)量是守恒的，炸裂和類(lèi)似炸裂現象中都有反沖運動(dòng)，火箭就是根據反沖運動(dòng)的原理制成的。
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