高中物理《萬有引力定律及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計
高中物理《萬有引力定律及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計
一、定律的適用條件
萬有引力定律的公式F=Gm1m2/r2，只適用于質(zhì)點之間的相互作用，但下列兩種情況下定律也適用。
1、當(dāng)兩個物體間的距離遠大于物體本身的大小時，物體可視為質(zhì)點。
2、均勻的球體可視為質(zhì)點，但r是兩球心間的距離。
二、定律在天文學(xué)上應(yīng)用
1、模型
把天體的運動看成是勻速圓周運動，其所需的向心力由萬有引力來提供。
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(yīng)用時應(yīng)根據(jù)實際情況選用適當(dāng)?shù)墓竭M行分析或計算。
3、需要重點掌握的六個問題
（1）求人造衛(wèi)星的繞行速度問題
（2）求星球表面的第一宇宙速度問題
（3）求天體的質(zhì)量問題
（4）求天體密度問題
（5）求天體間的距離問題
（6）會分析地球同步衛(wèi)星問題
動 量
一、動量、沖量、及動量變化的三性
1、動量p=mv，是描述機械運動的狀態(tài)量，其三性是：
（1）瞬時性：通常所說物體的動量是指物體在某一時刻的瞬時動量，計算物體的動量時應(yīng)取這一時刻的瞬時速度。
（2）相對性：由于物體的運動速度與參考系的選擇有關(guān)，所以物體的動量也與參考系的選擇有關(guān)，通常物體的動量是指物體相對于地面的動量
（3）矢量性：物體的動量方向與物體瞬時速度方向相同
2、沖量I=Ft，是描述力對時間累積效應(yīng)的過程量，其三性為
（1）時間性：沖量不僅由力決定，還由力的作用時間決定，是對應(yīng)某段時間的過程量。
（2）絕對性：由于力和時間都和參考系的選擇無關(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，對于作用時間內(nèi)方向變化的合外力的沖量方向與相應(yīng)時間內(nèi)動量變化方向一致
3、動量變化△p=p/—p，是描述動量變化的過程量，其三性是：
（1）時間性：動量變化與時間有關(guān)，不同時間內(nèi)，動量變化一般不同。
（2）絕對性：動量變化與參考系的選擇無關(guān)，只要求對同一參考系。
（3）矢量性：動量變化量的方向決定于末、初動量的矢量差。
二、動量定理
Ft= p/—p，表示物體所受合外力的沖量等于它的動量變化，注意其三性
（1）時間性：某段時間內(nèi)物體所受合外力的沖量等于該段時間內(nèi)動量的變化。
（2）合力性：式中F是研究對象所受的包括重力在內(nèi)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，動量及動量變化都是矢量，定理的表達式是一個矢量式，運算應(yīng)使用平行四邊形法則，一維情況可簡化為代數(shù)運算。某段時間內(nèi)合外力沖量的方向與該段時間內(nèi)動量變化量的方向一致。
三、動量守恒定律
1、內(nèi)容：系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，它們的總動量保持不變即動量守恒。
2、表達式： m1v1+m2v2= m1v1/+m2v2/
△p1=—△p2
△p=0
3、適用范圍：（應(yīng)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，不管作用前后運動是否在一條直線上，定律均適用
（2）兩個或兩個以上任何數(shù)目的物體系，定律均適用
（3）宏觀大到天體，微觀小到基本粒子，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量守恒定律，但系統(tǒng)的總動量不一定守恒。
（5）諸如碰撞、爆炸等短時間內(nèi)的相互作用，若系統(tǒng)所受外力合力不為零，但內(nèi)力＞＞外力，這時可認為不受外力，近似應(yīng)用定律。
（6）動量守恒定律也適用于非相互作用系統(tǒng)
4、使用動量守恒定律注意“三性”
（1）矢量性：動量守恒定律表達式為矢量性。
（2）相對性：動量守恒定律表達式中各速度必須是相對于同一參考系
（3）同時性：同一時刻的動量才能求和
即：動量守恒定律表達式中：v1和v2必為同一時刻的速度
v1/和v2/必為另一同時刻的速度
四、反沖運動是系統(tǒng)內(nèi)力作用下產(chǎn)生的運動，在這種運動中系統(tǒng)的動量是守恒的，炸裂和類似炸裂現(xiàn)象中都有反沖運動，火箭就是根據(jù)反沖運動的原理制成的。
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