高中物理必修二全套
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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2019/7/15,,?#?,應(yīng)用創(chuàng)新演練,第,1,節(jié),,行星的運(yùn)動(dòng),,,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,,,,,,,考向一,,考向二,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,,,,,第,六章,,萬有引力與航天,,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,,,,知識(shí)點(diǎn)一,,知識(shí)點(diǎn)二,1,.開普勒第一定律:所有行星繞太陽,,運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓,,的一個(gè)焦點(diǎn)上。,2,.開普勒第二定律:對(duì)任意一個(gè)行星,,來說,它與太陽的連線在相等的時(shí)間,內(nèi)掃過相等的面積。,3,.開普勒第三定律:所有行星的軌道的半長軸的三次方跟,它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。,4,.中學(xué)階段,
2、所有行星的運(yùn)動(dòng)軌道都按圓處理,即行星做,勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,1,.兩種對(duì)立的學(xué)說,,內(nèi)容,局限性,地心說,,是宇宙的中心,而且是靜止不動(dòng)的,太陽、月亮以及其他行星都繞,,運(yùn)動(dòng),都把天體的運(yùn)動(dòng)看得很神圣,認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必然是最完美、最和諧的,,,運(yùn)動(dòng),但計(jì)算所得的數(shù)據(jù)和丹麥天文學(xué)家,,的觀測數(shù)據(jù)不符,日心說,,是宇宙的中心,且是靜止不動(dòng)的,地球和其他行星都繞,,運(yùn)動(dòng),,地球,地球,太陽,太陽,勻速圓周,第谷,,[,自學(xué)教材,],2,.開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律,(1),所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是,,,太陽處在,,。,(2),對(duì)任意一個(gè)行星來說,它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過,,的面積,由此可以得出,當(dāng)行
3、星由近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),速度逐漸,,。,(3),所有行星的軌道的半長軸的,,跟它的公轉(zhuǎn)周期的,,的比值都,,。此比值的大小只與太陽有關(guān),在不同的星系中,此比值是不同的。,,橢圓,橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,相等,減小,三次方,二次方,相等,[,重點(diǎn)詮釋,],對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解,圖,6,-,1,-,1,(1),從空間分布認(rèn)識(shí):開普勒第一定律也叫橢圓軌道定律,如圖,6,-,1,-,1,所示。,第一定律告訴我們,盡管各行星的軌道大小不同,但它們的共同規(guī)律是:所有行星都沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)動(dòng),太陽則位于所有橢圓的一個(gè)公共焦點(diǎn)上。否定了行星圓形軌道的說法,建立了正確的軌道理論,給出了太陽準(zhǔn)確的位置。,圖,
4、6,-,1,-,2,圖,6,-,1,-,3,[,特別提醒,],,開普勒三定律是行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的總結(jié)定律,實(shí)踐表明該定律也適用于其他天體的運(yùn)動(dòng),如月球繞地球運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星繞木星運(yùn)動(dòng),甚至是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)等。,解析:,答案:,BC,[,自學(xué)教材,],(1),多數(shù)大行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓,中學(xué)階段按圓處理,認(rèn)為太陽處在,,。,(2),對(duì)某一行星來說,它繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度,(,或線速度,),,,即行星做,,圓周運(yùn)動(dòng)。,(3),所有行星軌道,,跟它公轉(zhuǎn)周期的,,的比值都相等。,圓心,不變,勻速,半徑三次方,平方,[,重點(diǎn)詮釋,],2,.關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng),以下說法正確的是,(,,),A,.行星
5、軌道的半長軸越長,自轉(zhuǎn)周期越大,B,.行星軌道的半長軸越長,公轉(zhuǎn)周期越大,C,.水星的半長軸最短,公轉(zhuǎn)周期最大,D,.土星離太陽最遠(yuǎn),繞太陽運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期最大,答案:,B,,[,例,1],某行星繞太陽運(yùn)行的橢,圓軌道如圖,6,-,1,-,4,所示,,F,1,、,F,2,是,橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn),太陽在焦點(diǎn),F,1,上,,A,、,B,兩點(diǎn)是焦點(diǎn),F,1,和,F,2,的連,線與橢圓軌道的交點(diǎn)。已知,A,到,F,1,的距離為,a,,,B,到,F,1,的距離為,b,,則行星在,A,、,B,兩點(diǎn)處的速率之比是多少?,[,思路點(diǎn)撥,],,根據(jù)開普勒第二定律:行星和太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。,圖
6、,6,-,1,-,4,1.,圖,6,-,1,-,5,是行星,m,繞恒星,M,運(yùn)行的示意圖,,下列說法正確的是,(,,),A,.速率最大點(diǎn)是,B,點(diǎn),B,.速率最小點(diǎn)是,C,點(diǎn),C,.,m,從,A,點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到,B,點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng),D,.,m,從,A,點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到,B,點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng),圖,6,-,1,-,5,解析:,由開普勒第二定律知,行星與恒星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等;,A,點(diǎn)為近地點(diǎn),速率最大,,B,點(diǎn)為遠(yuǎn)地點(diǎn),速率最小,所以,A,、,B,錯(cuò)誤;,m,由,A,點(diǎn)到,B,點(diǎn)的過程中,離太陽的距離越來越遠(yuǎn),所以,m,的速率越來越小,故,C,正確,,D,錯(cuò)誤。,答案:,C,[,例,2],,如圖,6,
7、-,1,-,6,所示,飛船沿,半徑為,R,的圓周繞地球運(yùn)動(dòng)其周期為,T,,,地球半徑為,R,0,。若飛船要返回地面,,可在軌道上某點(diǎn),A,處將速率降到適當(dāng)?shù)?數(shù)值,從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)行,橢圓與地球表面在,B,點(diǎn)相切,飛船由,A,點(diǎn)到,B,點(diǎn)所需要的時(shí)間。,[,思路點(diǎn)撥,],,分別確定圓形軌道和橢圓軌道的半長軸大小,根據(jù)開普勒第三定律求解。,圖,6,-,1,-,6,[,借題發(fā)揮,],,對(duì)于不同的行星進(jìn)行比較時(shí),通常用以下方法。,(1),首先判斷兩個(gè)行星的中心天體是否相同,只有對(duì)同一個(gè)中心天體開普勒定律才成立。,(2),明確題中給出的關(guān)系,如周期關(guān)系、半徑關(guān)系等。,(3),根據(jù)
8、開普勒定律作出判斷。,2,.地球到太陽的距離為水星到太陽的距離的,2.6,倍,那么,地球和水星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度之比是多少?,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“隨堂基礎(chǔ)鞏固”,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“課時(shí)跟蹤訓(xùn)練”,應(yīng)用創(chuàng)新演練,第,2、,3,節(jié),,太陽與行星間的引力,,萬有引力定律,,,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,,,,,,,考向一,,考向二,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,,,,,第,六章,,萬有引力與航天,,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,,,,知識(shí)點(diǎn)一,,知識(shí)點(diǎn)二,,知識(shí)點(diǎn)三,1,.太陽對(duì)行星的引力,(1),根據(jù)開普勒運(yùn)動(dòng)第一、第二定律,行星以太陽為,,,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。太陽對(duì)行星的引力,就等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的,,。,(2),太陽對(duì)不同行
9、星的引力,與行星的,,成正比,與行星和太陽間,,的二次方成反比,即,F,∝,,。,圓心,向心力,質(zhì)量,m,m,/,r,2,距離,r,[,自學(xué)教材,],質(zhì)量,M,距離,r,M,/,r,2,正比,反比,[,重點(diǎn)詮釋,],,太陽與行星間引力規(guī)律的推導(dǎo)與拓展,(1),推導(dǎo)思想:把行星繞太陽的橢圓運(yùn)動(dòng)簡化為以太陽為圓心的勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)合開普勒第三定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式。,,1,.下列關(guān)于太陽對(duì)行星的引力的說法中,正確的是,(,,),A,.太陽對(duì)行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,B,.太陽對(duì)行星引力的大小與太陽的質(zhì)量成正比,與行星,和太陽間的距離的平方成
10、反比,C,.太陽對(duì)行星的引力是由實(shí)驗(yàn)得出的,D,.太陽對(duì)行星的引力規(guī)律是由開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律和行,星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來的,解析:,太陽對(duì)行星的引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,其大小是牛頓結(jié)合開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo)出來的,它不是實(shí)驗(yàn)得出的,但可以通過天文觀測來檢驗(yàn)其正確性,故,A,、,D,正確,,C,錯(cuò)誤。太陽對(duì)行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比,與行星和太陽間距離的平方成反比,故,B,錯(cuò)誤。,答案:,AD,[,自學(xué)教材,],連線上,吸引,二次方,乘積,引力常量,N·m,2,/kg,2,卡文迪許,[,重點(diǎn)詮釋,],2,.對(duì)萬有引力的理解,四性,內(nèi)容,普遍性,萬有引
11、力不僅存在于太陽與行星、地球與月球之間,宇宙間任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力,相互性,兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間的萬有引力是一對(duì)作用力和反作用力,總是滿足大小相等,方向相反,作用在兩個(gè)物體上,四性,內(nèi)容,宏觀性,在地面上的一般物體之間,由于質(zhì)量比較小,物體間的萬有引力比較小,與其他力比較可忽略不計(jì),但在質(zhì)量巨大的天體之間,或天體與其附近的物體之間,萬有引力起著決定性作用,特殊性,兩個(gè)物體之間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量和它們間的距離有關(guān),而與所在空間的性質(zhì)無關(guān),也與周圍是否存在其他物體無關(guān),[,特別提醒,],(1),任何物體間的萬有引力都是同種性質(zhì)的力。,(2),任何有質(zhì)量的物體間
12、都存在萬有引力,一般情況下,質(zhì)量較小的物體之間萬有引力忽略不計(jì),只考慮天體間或天體對(duì)附近或表面的物體的萬有引力。,,解析:,物體間的萬有引力是一對(duì)相互作用力,始終等大反向,故,A,正確。當(dāng)物體間的距離趨近于零時(shí),物體就不能看成質(zhì)點(diǎn),因此萬有引力定律就不適用,物體間的萬有引力不會(huì)變得無窮大,故,B,錯(cuò)誤。物體間萬有引力的大小只與兩物體的質(zhì)量,m,1,、,m,2,和物體間的距離,r,有關(guān),與是否存在其他物體無關(guān),故,C,錯(cuò)誤。物體間的萬有引力是一對(duì)同性質(zhì)的力,故,D,錯(cuò)誤。,答案:,A,圖,6,-,2,-,1,3,.設(shè)地球表面重力加速度為,g,0,,物體在距離地心,4,R,(,R,是地球的半徑,)
13、,處,由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為,g,,則,g,/,g,0,為,(,,),A,.,1,,B,.,1/9,C,.,1/4 D,.,1/16,答案:,D,[,例,1],,兩個(gè)質(zhì)量分布均勻密度相同且大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起,它們之間的萬有引力為,F,,若兩個(gè)半徑是小鐵球,2,倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起,則它們之間的萬有引力為,(,,),A,.,2,F,,B,.,4,F,C,.,8,F,D,.,16,F,[,答案,],,D,[,借題發(fā)揮,],,運(yùn)用萬有引力定律時(shí),要準(zhǔn)確理解萬有引力定律公式中各量的物理意義并能靈活應(yīng)用。本題通常容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是考慮兩球球心距離的變化而沒有考慮到球體半徑
14、變化而引起的質(zhì)量變化,從而錯(cuò)選。,圖,6,-,2,-,2,,[,例,2],一物體在地球表面重,16 N,,它在以,5 m/s,2,的加速度加速上升的火箭中的視重,(,即物體對(duì)火箭豎直向下的壓力,),為,9 N,,則此火箭離地球表面的距離為地球半徑的,(,地球表面重力加速度取,10 m/s,2,) (,,),A,.,2,倍,B,.,3,倍,C,.,4,倍,D,.,0.5,倍,[,思路點(diǎn)撥,],解答本題時(shí)可按以下思路分析:,,[,答案,],,B,[,借題發(fā)揮,],,解答本題最容易犯的錯(cuò)誤是不注意物體的加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),想當(dāng)然的認(rèn)為視重等于實(shí)重。由牛頓第二定律知道當(dāng)物體加速,(,
15、或減速,),上升,(,或下降,),時(shí)視重并不等于實(shí)重。,月球表面重力加速度只有地球表面重力加速度的,1/6,。一根繩子在地球表面能拉著,3 kg,的重物產(chǎn)生最大為,10 m/s,2,的豎直向上的加速度,,g,地,=,10 m/s,2,,將重物和繩子均帶到月球表面,用該繩子能使重物產(chǎn)生豎直向上的最大加速度為,(,,),A,.,60 m/s,2,B,.,20 m/s,2,C,.,18.3 m/s,2,D,.,10 m/s,2,解析:,根據(jù)牛頓第二定律得,,F,-,mg,地,=,ma,,,F,-,mg,月,=,ma,2,,解得,a,2,=,18.3 m/s,2,,,C,正確。,答案:,C,點(diǎn)擊下圖片
16、進(jìn)入“隨堂基礎(chǔ)鞏固”,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“課時(shí)跟蹤訓(xùn)練”,應(yīng)用創(chuàng)新演練,第,4,節(jié),,萬有引力理論的成就,,,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,,,,,,,考向一,,考向二,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,,,,,第,六章,,萬有引力與航天,,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,,,,知識(shí)點(diǎn)一,,知識(shí)點(diǎn)二,,考向三,萬有引力,[,自學(xué)教材,],周期,T,半徑,r,萬有引力,[,重點(diǎn)詮釋,],1,.求天體質(zhì)量的思路,繞中心天體運(yùn)動(dòng)的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),做圓周運(yùn)動(dòng)的天體,(,或衛(wèi)星,),的向心力等于它與中心天體的萬有引力,利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量。,[,特別提醒,],(1),在用萬有引力等于向心力列式求天體的質(zhì)量時(shí),只能求
17、出中心天體的質(zhì)量,而不能求出環(huán)繞天體的質(zhì)量。,(2),要掌握日常知識(shí)中地球的公轉(zhuǎn)周期、地球的自轉(zhuǎn)周期、月球的周期等,在估算天體質(zhì)量時(shí),往往作為隱含條件加以利用。,(3),要注意,R,、,r,的區(qū)分。,R,指中心天體的半徑,,r,指行星或衛(wèi)星的軌道半徑。若繞近地軌道運(yùn)行,則有,R,=,r,。,,1,.已知萬有引力常量,G,,現(xiàn)給出下列各組數(shù)據(jù),可以計(jì)算出,地球質(zhì)量的有,(,,),A,.已知地球的半徑,R,和地面的重力加速度,g,B,.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,r,和線速度,v,C,.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,r,和周期,T,D,.地球公轉(zhuǎn)的周期,T,′,及運(yùn)轉(zhuǎn)半徑,r
18、,′,答案:,ABC,,[,自學(xué)教材,],1,.已發(fā)現(xiàn)天體的軌道推算,18,世紀(jì),人們觀測到太陽系第七個(gè)行星,——,天王星的軌道和用,,計(jì)算出來的軌道有一些偏差。,2,.未知天體的發(fā)現(xiàn),根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的天體的運(yùn)行軌道結(jié)合萬有引力定律推算出未知天體的軌道,如,,、,,就是這樣發(fā)現(xiàn)的。,,萬有引力定律,海王星,冥王星,[,重點(diǎn)詮釋,],圖,6,-,4,-,1,答案:,CD,[,例,1],,為了實(shí)現(xiàn)登月計(jì)劃,先要測算地、月之間的距離。已知地球表面的重力加速度為,g,,地球半徑為,R,,在地球附近物體受到地球的萬有引力近似等于物體在地面上的重力,又知月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為,T,,萬有引力常量為,G,,則:
19、,(1),地球的質(zhì)量為多少?,(2),地、月之間的距離約為多少?,[,思路點(diǎn)撥,],地球表面物體的重力近似等于地球?qū)λ娜f有引力大??;月球繞地球運(yùn)動(dòng)所需的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供。,[,借題發(fā)揮,],,(1),計(jì)算天體質(zhì)量和密度的公式,既可以計(jì)算地球質(zhì)量,也可以計(jì)算太陽等其他星體的質(zhì)量,需明確計(jì)算的是中心天體的質(zhì)量。,(2),要注意理解并區(qū)分公式中的,R,、,r,,,R,指中心天體的半徑,,r,指行星或衛(wèi)星的軌道半徑,只有在近,“,地,”,軌道運(yùn)行時(shí)才有,r,=,R,。,1,.在某行星上,宇航員用彈簧秤稱得質(zhì)量為,m,的砝碼重,力為,F,,乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行,測得其環(huán)繞周
20、期為,T,。根據(jù)這些數(shù)據(jù)求該星球的質(zhì)量和密度。,[,例,2],宇宙中兩顆相距較近的天體稱為,“,雙星,”,,它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),而不至于因萬有引力的作用吸引到一起。設(shè)二者的質(zhì)量分別為,m,1,和,m,2,,二者相距為,L,,求:,(1),雙星的軌道半徑之比;,(2),雙星的線速度之比。,[,思路點(diǎn)撥,],,解決該問題應(yīng)注意:,(1),萬有引力表達(dá)式中的距離不等于圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。,(2),兩星的向心力相等都等于萬有引力。,(3),兩星的角速度相同。,[,解析,],這兩顆星必須各以一定速率繞某一中心轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于因萬有引力作用而吸引在一起,所以兩天體間距離,L,應(yīng)保持不
21、變,二者做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度,ω,必須相同。如圖所示,設(shè)二者軌跡圓的圓心為,O,,圓半徑分別為,R,1,和,R,2,。,[,答案,],,(1),m,2,∶,m,1,,(2),m,2,∶,m,1,[,借題發(fā)揮,],,有關(guān)求雙星系統(tǒng)的問題的思路是相互的萬有引力提供各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,且二者有共同的角速度和周期,二者的軌道半徑之和是二者之間的距離。解題時(shí)一定要注意,雙星各自的軌道半徑與它們之間的距離不同。,在上例條件下,試確定該,“,雙星,”,系統(tǒng)運(yùn)行的角速度。,[,例,3],已知地球半徑,R,=,6.4×10,6,m,,地面附近重力加速度,g,=,9.8 m/s,2,,計(jì)算在距離地面高為,h,=
22、,2.0×10,6,m,的圓形軌道上的衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度,v,和周期,T,。,[,思路點(diǎn)撥,],,[,答案,],,6.9×10,3,m/s,,7.6×10,3,s,2,.探測器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),變軌后在周期較小的軌,道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則變軌后與變軌前相比,(,,),A,.軌道半徑變小,B,.向心加速度變小,C,.線速度變小,D,.角速度變小,答案:,A,,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“隨堂基礎(chǔ)鞏固”,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“課時(shí)跟蹤訓(xùn)練”,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,應(yīng)用創(chuàng)新演練,第,5,節(jié),,宇宙航行,,,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,,,,,,,考向一,,考向二,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,,,,,第,六章,,萬有引力與
23、航天,,,,考向三,,,知識(shí)點(diǎn)一,,知識(shí)點(diǎn)二,,知識(shí)點(diǎn)三,1.,人造衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),,,所需向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供。,2,.第一宇宙速度為,7.9 km/s,,其意義為最小,,發(fā)射速度或最大環(huán)繞速度。,3,.第二宇宙速度為,11.2 km/s,,其意義表示物體脫離地球的,束縛所需要的最小發(fā)射速度。,4,.第三宇宙速度為,16.7 km/s,,其意義為物體脫離太陽引力,的束縛所需的最小發(fā)射速度。,1,.人造地球衛(wèi)星,(1),概念:如圖,6,-,5,-,1,所示,當(dāng)物體,的,,足夠大時(shí),它將會(huì)圍繞,,旋轉(zhuǎn),而不再落回地面,成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng),的人造衛(wèi)星。,(2),運(yùn)動(dòng)規(guī)律:一
24、般情況下可認(rèn)為人,造衛(wèi)星繞地球做,,運(yùn)動(dòng)。,(3),向心力來源:人造地球衛(wèi)星的向心力由,,提供。,初速度,地球,圖,6,-,5,-,1,勻速圓周,地球?qū)λ?的萬有引力,[,自學(xué)教材,],2,.宇宙速度,(1),第一宇宙速度:,v,1,=,,,又稱環(huán)繞速度。,(2),第二宇宙速度:,v,2,=,,,又稱脫離速度。,(3),第三宇宙速度:,v,3,=,,,也叫逃逸速度。,3,.夢想成真,1957,年,10,月,,,成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星;,1969,年,7,月,美國,“,阿波羅,11,號(hào),”,登上,,;,2003,年,10,月,15,日,我國航天員,,踏入太空。,7.9 km/s,11.2 km
25、/s,16.7 km/s,前蘇聯(lián),月球,楊利偉,[,重點(diǎn)詮釋,],對(duì)宇宙速度的理解,宇宙速度是滿足地球上不同要求的衛(wèi)星的發(fā)射速度,不能理解成衛(wèi)星的運(yùn)行速度。,(1),第一宇宙速度:指人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的速度,是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,,v,=,7.9 km/s,。,設(shè)地球質(zhì)量為,M,,衛(wèi)星質(zhì)量為,m,,衛(wèi)星到地心的距離為,r,,衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為,v,,根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得:,(2),第二宇宙速度:在地面上發(fā)射物體,使之能夠脫離地球的引力作用,成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造行星或繞其他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星所必需的最小發(fā)射速度,其大小為,v,=,11.2
26、km/s,。,(3),第三宇宙速度:在地面上發(fā)射物體,使之最后能脫離太陽的引力范圍,飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小發(fā)射速度,其大小為,v,=,16.7 km/s,。,1,.關(guān)于第一宇宙速度,下列說法正確的是,(,,),A,.它是人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小速度,B,.它是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的繞行速度,C,.它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓軌道的最小發(fā)射速度,D,.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度,解析:,第一宇宙速度是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,也是衛(wèi)星環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大繞行速度,,A,錯(cuò)誤;,B,、,C,正確;衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí),在近地點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng),說明近地點(diǎn)的速度大于第一宇宙速度
27、,,D,錯(cuò)誤。,答案:,BC,1.,人造衛(wèi)星的軌道,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),由地球?qū)λ娜f有引力充當(dāng)向心力。,因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的,圓心必與地心重合,而這樣的軌道,有多種,其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點(diǎn)上空的極地軌道。當(dāng)然也應(yīng)存在著與赤道平面成某一角度的圓軌道。如圖,6,-,5,-,2,所示。,圖,6,-,5,-,2,2.,如圖,6,-,5,-,3,中的圓,a,、,b,、,c,,其圓心,均位 于地球的自轉(zhuǎn)軸,,線上,對(duì)衛(wèi)星,環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,以下,說法正確的是,(,,),A,.衛(wèi)星的軌道可能為,a,B,.衛(wèi)星的軌道可能為,b,C,.衛(wèi)星的軌道可能為
28、,c,D,.同步衛(wèi)星的軌道只可能為,b,圖,6,-,5,-,3,解析:,由于物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合力一定是指向圓心的,所以地球衛(wèi)星的圓心應(yīng)與地球球心重合,,A,錯(cuò)誤、,B,、,C,正確。同步衛(wèi)星的軌道必須在赤道上方,選項(xiàng),D,正確。,答案:,BCD,相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星,又叫通訊衛(wèi)星。同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn):,(1),同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致。,(2),同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,即,T,=,24 h,。,(3),同步衛(wèi)星的運(yùn)行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度。,(4),要與地球同步,衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面平行,又由于向心力是萬有引
29、力提供的,萬有引力必須在軌道平面上,所以同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上,即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方,不可能定點(diǎn)在我國某地上空。,[,特別提醒,],(1),所有同步衛(wèi)星的周期,T,、軌道半徑,r,、環(huán)繞速度,v,、角速度,ω,及向心加速度,a,的大小均相同。,(2),所有國家發(fā)射的同步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓,它們都在同一軌道上運(yùn)動(dòng)且都相對(duì)靜止。,答案:,AC,[,例,1],,人們認(rèn)為某些白矮星,(,密度較大的恒星,),每秒鐘大約自轉(zhuǎn)一周,(,引力常量,G,=,6.67×10,-,11,N·m,2,/kg,2,,地球半徑,R,約為,6.4×10,3,km),。,(1),為使其表面上的物
30、體能夠被吸引住而不致于由于快速轉(zhuǎn)動(dòng)而被,“,甩,”,掉,它的密度至少為多少?,(2),假設(shè)某白矮星的密度約為此值,且其半徑等于地球半徑,則它的第一宇宙速度約為多少?,[,思路點(diǎn)撥,],,只要保證赤道上的物體不被,“,甩,”,掉,其他地方的物體就不會(huì)被,“,甩,”,掉。,[,答案,],,(1)1.41×10,11,kg/m,3,,(2)4.02×10,7,m/s,1,.宇航員在某星球表面以初速度,v,0,豎直向上拋出一個(gè)物體,,物體上升的最大高度為,h,。已知該星球的半徑為,R,,且物體只受該星球引力的作用。,(1),求該星球表面的重力加速度。,(2),如果要在這個(gè)星球上發(fā)射一顆貼近它表面運(yùn)行的
31、衛(wèi)星,求該衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度和周期。,[,例,2],,已知地球半徑為,R,,地球表面的重力加速度為,g,,某人造地球衛(wèi)星在距地球表面高度等于地球半徑,3,倍處做勻速圓周運(yùn)動(dòng),求:,(1),衛(wèi)星的線速度;,(2),衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期。,[,思路點(diǎn)撥,],人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬有引力提供;物體在地球表面所受的重力等于萬有引力。,[,借題發(fā)揮,],,(1),在處理衛(wèi)星的,v,、,ω,、,T,與半徑,r,的關(guān)系問題時(shí),常用公式,“,gR,2,=,GM,”,來替換出地球的質(zhì)量,M,,會(huì)使問題解決起來更方便。,(2),由于衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),它受到的萬有引力全
32、部提供了向心力,產(chǎn)生了向心加速度,因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全失重狀態(tài)。,2,.,A,、,B,為兩顆地球衛(wèi)星,已知它們的運(yùn)動(dòng)周期之比為,T,A,∶,T,B,=,1,∶,8,,則,A,、,B,兩衛(wèi)星的軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為,(,,),A,.,r,A,∶,r,B,=,4,∶,1,,,v,A,∶,v,B,=,1,∶,2,B,.,r,A,∶,r,B,=,4,∶,1,,,v,A,∶,v,B,=,2,∶,1,C,.,r,A,∶,r,B,=,1,∶,4,,,v,A,∶,v,B,=,1,∶,2,D,.,r,A,∶,r,B,=,1,∶,4,,,v,A,∶,v,B,=,2,∶,1,答案:,D,[,
33、例,3],發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將,衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道,1,,然后經(jīng)點(diǎn)火,,使其沿橢圓軌道,2,運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火,,將衛(wèi)星送入同步圓軌道,3,。軌道,1,、,2,相,切于,Q,點(diǎn),軌道,2,、,3,相切于,P,點(diǎn),如圖,6,-,5,-,4,所示。衛(wèi)星分別在,1,、,2,、,3,軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說法正確的是,(,,),圖,6,-,5,-,4,A,.衛(wèi)星在軌道,3,上的速率大于在軌道,1,上的速率,B,.衛(wèi)星在軌道,3,上的角速度小于在軌道,1,上的角速度,C,.衛(wèi)星在軌道,1,上經(jīng)過,Q,點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道,2,上經(jīng)過,Q,點(diǎn)時(shí)的加速度,D,.衛(wèi)星在軌道,2,上經(jīng)過,P,點(diǎn)時(shí)的加
34、速度等于它在軌道,3,上經(jīng)過,P,點(diǎn)時(shí)的加速度,[,答案,],,BD,[,借題發(fā)揮,],,由于受題干中兩次,“,點(diǎn)火,”,的影響,認(rèn)為燃料做功衛(wèi)星動(dòng)能增大,速度增大,而錯(cuò)選,A,,點(diǎn)火后速度增大,是相對(duì)點(diǎn)火前原軌道上該處的速度,點(diǎn)火后衛(wèi)星軌道半徑增大,勢能增加,動(dòng)能減少。,答案:,AB,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“隨堂基礎(chǔ)鞏固”,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“課時(shí)跟蹤訓(xùn)練”,把握熱點(diǎn)考向,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,應(yīng)用創(chuàng)新演練,第,6,節(jié),,經(jīng)典力學(xué)的局限性,,,理解教材新知,,,,,,,考向一,,考向二,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,,,,,第,六章,,萬有引力與航天,,,,,知識(shí)點(diǎn)一,,知識(shí)點(diǎn)二,(1),經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)是,,,牛頓運(yùn)動(dòng)定律
35、和萬有引力定律在,,、,,、,,的廣闊區(qū)域,包括,,的研究中,經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn),取得了巨大的成就。,(2),狹義相對(duì)論闡述物體以接近,,的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所遵從的,規(guī)律。,(3),在經(jīng)典力學(xué)中,物體的質(zhì)量是,,的,而狹義相對(duì)論指出,質(zhì)量要隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而,,。,,牛頓運(yùn)動(dòng)定律,宏觀,低速,弱引力,天體力學(xué),不變,增大,光,位移,時(shí)間,位移,時(shí)間,[,重點(diǎn)詮釋,],1,.低速與高速的概念,通常所見物體的運(yùn)動(dòng)皆為低速運(yùn)動(dòng),如行駛的汽車、發(fā)射的導(dǎo)彈、人造地球衛(wèi)星及宇宙飛船等。有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近,這樣的速度稱為高速。,2,.速度對(duì)質(zhì)量測量的影響,在高速運(yùn)動(dòng)中,質(zhì)量的測量是與
36、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)的。,3,.速度對(duì)物理規(guī)律的影響,對(duì)低速運(yùn)動(dòng)問題,一般用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律來處理;對(duì)高速運(yùn)動(dòng)問題,經(jīng)典力學(xué)不再適用,需要用相對(duì)論知識(shí)來處理。,[,特別提醒,],,物體的質(zhì)量是它的固有屬性,是相對(duì)不變的,這一結(jié)論成立的前提是物體做低速運(yùn)動(dòng),在高速運(yùn)動(dòng)中物體的質(zhì)量要隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大。,1,.經(jīng)典力學(xué)不能適用于下列哪些運(yùn)動(dòng),(,,),A,.火箭的發(fā)射,B,.宇宙飛船繞地球的運(yùn)動(dòng),C,.,“,勇氣號(hào),”,宇宙探測器的運(yùn)動(dòng),D,.以,99%,倍光速運(yùn)行的電子束,解析:,經(jīng)典力學(xué)在低速運(yùn)動(dòng)的廣闊領(lǐng)域,(,包括天體力學(xué)的研究,),中,經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn),取得了巨大的成就,但在高速領(lǐng)域不再適用,
37、故選項(xiàng),A,、,B,、,C,適用。,答案:,D,(1),經(jīng)典力學(xué)能夠很精確地描述宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,但對(duì)微觀粒子的波粒二象性無能為力,,,能夠正確地描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性。,(2),經(jīng)典力學(xué)的適用范圍:只適用于,,運(yùn)動(dòng),不適用于,,運(yùn)動(dòng);只適用于,,世界,不適用于微觀世界。,量子力學(xué),低速,高速,宏觀,(3),從弱引力到強(qiáng)引力:,①每一個(gè)天體都有一個(gè),,,半徑的大小由天體的,,。當(dāng)天體間的距離遠(yuǎn),,引力半徑時(shí),它們間的引力是,,;當(dāng)天體間的距離,,引力半徑時(shí),它們間的引力就是,,。,“,引力半徑,”,是愛因斯坦引力理論中天體表面引力場強(qiáng)度趨于無窮大時(shí)對(duì)應(yīng)的天體半徑。,②,1915,年,愛因斯
38、坦創(chuàng)立了廣義相對(duì)論,這是一種新的時(shí)空與引力的理論。在強(qiáng)引力的情況下,牛頓引力理論,,。,質(zhì)量決定,大于,強(qiáng)引力,弱引力,小于,不再,適用,引力半徑,(4),當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度,,光速,c,(3×10,8,m/s),時(shí),相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。當(dāng)另一個(gè)重要常數(shù)即,“,普朗克常量,”(6.63×10,-,34,J·s),可以忽略不計(jì)時(shí),,,和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別。,遠(yuǎn)小于,量子力學(xué),[,重點(diǎn)詮釋,],經(jīng)典力學(xué)與相對(duì)論、量子理論的關(guān)系,(1),兩種理論是歷史發(fā)展的不同產(chǎn)物。,我們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)過程都是從膚淺到深刻,從片面到全面,一步步深入,一步步完善的,所以理論的完善也需要一個(gè)過程,
39、在歷史發(fā)展的不同階段,人類建立了經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論、量子力學(xué)兩套物理學(xué)理論。經(jīng)典力學(xué)理論不可能窮盡一切真理,必有其局限性,現(xiàn)在可認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)理論是狹義相對(duì)論和量子理論的特例。,(2),兩種理論的適用范圍不同。,經(jīng)典力學(xué)理論適用于弱引力作用下,低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體。而它在強(qiáng)引力作用下,或高速運(yùn)動(dòng)或微觀世界不適用。,近期建立的相對(duì)論原理及量子力學(xué)是一種全新的時(shí)空與引力理論,它并沒有否定經(jīng)典力學(xué)理論,是在經(jīng)典力學(xué)基礎(chǔ)上加以完善,適用范圍更廣、更全面。,(3),小船在河中順流而下,在經(jīng)典力學(xué)中,時(shí)間和空間互不相干,它們的存在和測量均與運(yùn)動(dòng)無關(guān),故有,v,船岸,=,v,船水,+,v,水岸,。但相對(duì)論認(rèn)為,速
40、度總與位移及時(shí)間間隔的測量相聯(lián)系,因而上式不成立。,(4),牛頓的萬有引力定律認(rèn)為:物體的半徑減半,引力增到原來的四倍,即符合,“,平方反比,”,規(guī)律。愛因斯坦引力理論表明:物體間的距離減小時(shí),它們間的引力比,“,平方反比,”,規(guī)律增加得更快,距離越小,這種差別就越大。,2,.繼哥白尼提出,“,太陽中心說,”,、開普勒提出行星運(yùn)動(dòng)三定,律后,牛頓站在前人的肩膀上,創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué),揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;愛因斯坦既批判了牛頓力學(xué)的不足,又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學(xué),創(chuàng)立了相對(duì)論,這說明,(,,),A,.世界無限擴(kuò)大,人不可能認(rèn)識(shí)世界,只能認(rèn)識(shí)世界的一,,部分,B,.人的意識(shí)具有能
41、動(dòng)性,能夠正確地反映客觀世界,C,.人對(duì)世界的每一個(gè)正確認(rèn)識(shí)都有局限性,需要發(fā)展和深化,D,.每一個(gè)認(rèn)識(shí)都可能被后人推翻,人不可能獲得正確的認(rèn)識(shí),解析:,發(fā)現(xiàn)總是來自于認(rèn)識(shí)的過程,愛因斯坦的相對(duì)理論并沒有否定經(jīng)典力學(xué),而是對(duì)牛頓力學(xué)理論的發(fā)展和深化,但也有人正在向愛因斯坦理論挑戰(zhàn),故,A,、,D,錯(cuò)誤,,B,、,C,正確。,答案:,BC,[,例,1],地球以,3×10,4,m/s,的速度繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí),它的質(zhì)量增大到靜止質(zhì)量的多少倍?,[,思路點(diǎn)撥,],,本題應(yīng)依據(jù)相對(duì)論中質(zhì)量隨速度的變化規(guī)律求解。,[,答案,],,1.000 000 005,倍,1,.在日常生活中,我們并沒有發(fā)現(xiàn)物體的質(zhì)量隨著
42、物體運(yùn),動(dòng)速度的變化而變化,其原因是,(,,),A,.運(yùn)動(dòng)中物體無法稱量質(zhì)量,B,.物體的速度遠(yuǎn)小于光速,質(zhì)量變化極小,C,.物體的質(zhì)量太大,D,.物體的質(zhì)量不隨速度的變化而變化,答案:,B,,[,例,2],,20,世紀(jì)以來,人們發(fā)現(xiàn)了一些新的事實(shí),而經(jīng)典力學(xué)卻無法解釋。經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問題,不能用來處理高速運(yùn)動(dòng)問題;只適用于宏觀物體,一般不適用于微觀粒子。這說明,(,,),A,.隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展,經(jīng)典力學(xué)已成了過時(shí)的理論,B,.人們對(duì)客觀事物的具體認(rèn)識(shí)在廣度上是有局限性的,C,.不同領(lǐng)域的事物各有其本質(zhì)與規(guī)律,D,.人們應(yīng)當(dāng)不斷擴(kuò)展認(rèn)識(shí),在更廣闊的領(lǐng)域內(nèi)掌握不同事物的本質(zhì)與規(guī)
43、律,[,思路點(diǎn)撥,],,人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)總是不斷完善的。,[,解析,],,人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)要受到所處的時(shí)代的客觀條件和科學(xué)水平的制約,所以形成的看法也都具有一定的局限性,人們只有不斷擴(kuò)展自己的認(rèn)識(shí),才能掌握更廣闊領(lǐng)域內(nèi)的不同事物的本質(zhì)與規(guī)律;新的科學(xué)的誕生并不意味著對(duì)原來科學(xué)的全盤否定,只能認(rèn)為過去的科學(xué)是新的科學(xué)在一定條件下的特殊情形。,[,答案,],,BCD,[,借題發(fā)揮,],,人們認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律都要經(jīng)過一個(gè)曲折的過程,新的理論的出現(xiàn)并不一定是對(duì)已知理論的全盤否定,如經(jīng)典力學(xué)是狹義相對(duì)論力學(xué)在低速宏觀情況下的近似。,2,.下列說法正確的是,(,,),A,.經(jīng)典力學(xué)能夠說明微觀粒子
44、的規(guī)律性,B,.經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問題,不適用于,高速運(yùn)動(dòng)的物體,C,.相對(duì)論與量子力學(xué)的出現(xiàn),說明經(jīng)典力學(xué)已失去意義,D,.對(duì)于宏觀物體的高速運(yùn)動(dòng)問題,經(jīng)典力學(xué)仍適用,解析:,經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀、低速物體,新的學(xué)說的出現(xiàn),是一種完善和拓展,經(jīng)典力學(xué)并沒有失去其存在的意義。,答案:,B,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“隨堂基礎(chǔ)鞏固”,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“課時(shí)跟蹤訓(xùn)練”,專題歸納例析,,,階段質(zhì)量檢測,,,章末小結(jié),,知,識(shí),整,合,與,階,段,檢,測,,,第,六章,,萬有引力與航天,,[,答案,],,BC,[,答案,],,C,專題三 雙星系統(tǒng)問題,宇宙中有兩顆相距較近的天體稱,“,雙星,”,,它們以
45、二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,雙星系統(tǒng)的解題思路:,(1),兩星球所需的向心力由兩星球間的萬有引力提供,因此兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等;,(2),兩星球繞其連線上的某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小相等;,(3),兩星球繞行半徑的和等于兩星球間的距離。,[,例證,3],,(2010·,重慶高考,),月球與地球質(zhì)量之比約為,1,∶,80,,有研究者認(rèn)為月球和地球可視為一個(gè)由兩質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的雙星系統(tǒng),它們都圍繞月地連線上某點(diǎn),O,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。據(jù)此觀點(diǎn),可知月球與地球繞,O,點(diǎn)運(yùn)動(dòng)線速度大小之比約為,(,,),A,.,1,∶,6 400 B,.,1,∶,80,C,.,80,∶,1
46、 D,.,6 400,∶,1,[,答案,],,C,答案:,C,2.,如圖,6,-,1,所示,發(fā)射同步衛(wèi)星的一般,程序是:先讓衛(wèi)星進(jìn)入一個(gè)近地的圓軌,道,然后在,P,點(diǎn)變軌,進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移,軌道,(,該橢圓軌道的近地點(diǎn)為近地圓軌道,上的,P,,遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步圓軌道上的,Q,),,,到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn),Q,時(shí)再次變軌,進(jìn)入同步軌道。設(shè)衛(wèi)星在近地圓,,軌道上運(yùn)行的速率為,v,1,,在橢圓形轉(zhuǎn)移軌道的近地點(diǎn),P,點(diǎn)的速,,率為,v,2,,沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn),Q,時(shí)的速率為,v,3,,在同步軌,,道上的速率為,v,4,,三個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的周期分別為,T,1,、,T,2,、,T,3,,,,則下列說法正確
47、的是,(,,),圖,6,-,1,A,.在,P,點(diǎn)變軌時(shí)需要加速,,Q,點(diǎn)變軌時(shí)要減速,B,.在,P,點(diǎn)變軌時(shí)需要減速,,Q,點(diǎn)變軌時(shí)要加速,C,.,T,1,<,T,2,<,T,3,D,.,v,2,>,v,1,>,v,4,>,v,3,答案:,CD,答案:,A,答案:,A,,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“階段質(zhì)量檢測”,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,第,1、2,節(jié),,追尋守恒量,——,能量功,,應(yīng)用創(chuàng)新演練,,,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,,,,,,,考向一,,考向二,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,,,,,第,七章,,機(jī)械能守恒定律,,,,,知識(shí)點(diǎn)一,,知識(shí)點(diǎn)二,,知識(shí)點(diǎn)三,,考向三,1.,相互作用的物體憑借其位置而具有的,,能量叫做勢能
48、;物體由于運(yùn)動(dòng)而具有,,的能量叫做動(dòng)能。在伽利略的實(shí)驗(yàn)中,,小球的動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。,2,.如果物體在力的作用下能量發(fā)生了轉(zhuǎn),化,那么這個(gè)力一定對(duì)物體做了功,力和物體在力的方向上的位移是做功的兩個(gè)因素。,3,.功是標(biāo)量,但有正負(fù)之分。當(dāng)力促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),做,正功;當(dāng)力阻礙物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),做負(fù)功。,4,.當(dāng)幾個(gè)力對(duì)物體都做功時(shí),這幾個(gè)力做功的代數(shù)和等于,這幾個(gè)力的合力做的功。,1.,伽利略斜面實(shí)驗(yàn)探究,一個(gè)事實(shí):讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下,小球?qū)L上另一個(gè)對(duì)接斜面,沒有摩擦?xí)r,,Ha,,h,B,,如圖,7,-,1,-,1,所示。,=,圖,7,-,1,-,1,2,.能量概念的建立,始、末位置
49、高度相同,小球運(yùn)動(dòng)中,,的量叫能量或能。,3,.深層次分析,(1),勢能:,,的物體憑借其,,而具有的能量。,(2),動(dòng)能:物體由于,,而具有的能量。,(3),在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中,小球的,,和,,可以相互轉(zhuǎn)化。,守恒,相互作用,位置,運(yùn)動(dòng),動(dòng)能,勢能,1,.關(guān)于伽利略的斜面實(shí)驗(yàn),以下說法中正確的是,(,,),A,.無論斜面是否光滑,小球滾上的高度一定與釋放的高,度相同,B,.實(shí)際上,小球滾上的高度會(huì)比釋放的高度要小一些,C,.只有在斜面絕對(duì)光滑的理想條件下,小球滾上的高度,才與釋放的高度相同,D,.伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)反映了在小球的運(yùn)動(dòng)過程中存,在某個(gè)守恒量,解析:,斜面粗糙時(shí),有機(jī)械能
50、轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此時(shí)小球不能上升到原來的高度,故,A,錯(cuò)誤,,B,、,C,正確。伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)正是反映了小球的運(yùn)動(dòng)過程中存在某個(gè)守恒量,故,D,正確。,答案:,BCD,[,自學(xué)教材,],,1,.功的概念和公式,(1),功的概念:物體在力的作用下,,發(fā)生了變化,那么這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。,(2),力做功的兩個(gè)因素:,①力;,②物體在,,上發(fā)生的位移。,能量,力的方向,,(3),功的公式:,①力,F,與位移,l,同向時(shí):,W,=,,。,②力,F,與位移,l,有夾角,α,時(shí):,W,=,,。,③各物理量的單位:,F,的單位是,,,,l,的單位是,,,,W,的單位是牛,·,米,即,,,簡稱焦,符號(hào),
51、J,。,Fl,Fl,cos,α,牛頓,米,焦耳,2,.正功和負(fù)功,根據(jù)力和位移方向間的夾角判定:,正,不做,負(fù),[,重點(diǎn)詮釋,],1,.功的定義及其決定因素,(1),功的概念:物體受到力的作用,并在力的方向上發(fā)生了位移,則此力就對(duì)物體做了功。,(2),功的決定因素:做功具有兩個(gè)必不可少的決定因素:①做功的力;②物體在力的方向上的位移。力對(duì)物體是否做了功,只與這兩個(gè)因素有關(guān),并且功的大小等于力與物體在力的方向上的位移的乘積,而與其他因素,諸如物體運(yùn)動(dòng)的快慢、運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體質(zhì)量的大小等均無關(guān)系。,2,.對(duì)公式,W,=,Fl,cos,α,的理解,(1),F,表示力的大小,,l,表示
52、力的作用點(diǎn)相對(duì)于地面的位移的大小,當(dāng)力的作用點(diǎn)的位移與物體的位移相同時(shí),也常常說是物體相對(duì)于地面的位移大小,,α,表示力和位移方向間的夾角。,(2),公式可以表達(dá)為,W,=,F,·,l,cos,α,,表達(dá)的意義是功等于沿力,F,方向的分位移與力的乘積;公式也可以表達(dá)為,W,=,F,cos,α,·,l,,表達(dá)的物理意義是功等于位移與沿位移方向的分力的乘積。,2,.一個(gè)力對(duì)物體做了負(fù)功,則說明,(,,),A,.這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng),B,.這個(gè)力不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng),C,.這個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向的夾角,α,<90°,D,.這個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向的夾角,α,>90°,解析:,由功的表達(dá)式,W,=,Fl
53、,cos,α,知,只有當(dāng),α,>90°,時(shí),,cos,α,<0,,力對(duì)物體做負(fù)功,此力阻礙物體的運(yùn)動(dòng),故,A,、,D,正確。,答案:,AD,1,.總功的計(jì)算,物體受到多個(gè)外力作用時(shí),計(jì)算合外力的功,要考慮各個(gè)外力共同做功產(chǎn)生的效果,一般有如下兩種方法:,(1),先由力的合成與分解法或根據(jù)牛頓第二定律求出合力,F,合,,然后由,W,=,F,合,l,cos,α,計(jì)算。,(2),由,W,=,Fl,cos,α,計(jì)算各個(gè)力對(duì)物體做的功,W,1,、,W,2,、,…,、,W,n,,然后將各個(gè)外力所做的功求代數(shù)和,即,W,合,=,W,1,+,W,2,+,…,+,W,n,。,2,.變力做功的計(jì)算,恒力做功可直接
54、用功的公式,W,=,Fl,cos,α,求出,變力做功一般不能直接套用該公式,求變力做功的方法如下:,(1),將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功。,①分段法:力在全程是變力,但在每一個(gè)階段是恒力,這樣就可以先計(jì)算每個(gè)階段的功,再利用求和的方法計(jì)算整個(gè)過程中變力做的功。,②微元法:當(dāng)力的大小不變,力的方向時(shí)刻與速度同向,(,或反向,),時(shí),把物體的運(yùn)動(dòng)過程分為很多小段,這樣每一小段可以看成直線,先求力在每一小段上的功,再求和即可。例如,滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力總與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反,可把運(yùn)動(dòng)過程細(xì)分,其中每一小段都是恒力做功,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中所做的總功是各個(gè)階段所做功的和,即力與路程的乘積。,③轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法
55、:如圖,7,-,1,-,2,所示,人站在地上以恒力拉繩,使小車向左運(yùn)動(dòng),求拉力對(duì)小車所做的功。拉力對(duì)小車來說是個(gè)變力,(,大小不變,方向改變,),,但仔細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)人拉繩的力卻是恒力,于是轉(zhuǎn)換研究對(duì)象,用人對(duì)繩子所做的功來求繩子對(duì)小車做的功。,圖,7,-,1,-,2,(2),利用圖象法求變力做功。,如圖,7,-,1,-,3,所示,在,F,-,l,圖象中,,若能求出圖線與,l,軸所圍的面積,則這,個(gè),“,面積,”,即為,F,在這段位移,l,上所做的功。,類似在,v,-,t,圖象中,圖線與,t,軸所圍的,“,面積,”,表示位移。,(3),利用動(dòng)能定理或能量的轉(zhuǎn)化與守恒求變力做功,(,在后面將要學(xué)到
56、,),。,圖,7,-,1,-,3,[,特別提醒,],(1),先求各個(gè)力做的功,再求總功時(shí),應(yīng)用的是算術(shù)運(yùn)算法則,而不是矢量運(yùn)算法則。,(2),求某一個(gè)力做的功時(shí),不受其他力存在的影響。,(3),求各個(gè)力做的總功時(shí), 每個(gè)力對(duì)應(yīng)的位移必須是相對(duì)于同一慣性參考系的位移,(,一般選地面,),。,3,.如圖,7,-,1,-,4,所示,兩個(gè)互相垂直的力,F,1,和,F,2,作用在同一物體上,使物體運(yùn)動(dòng),,物體通過一段位移時(shí),力,F,1,對(duì)物體做功,4 J,,,力,F,2,對(duì)物體做功,3 J,,則力,F,1,和,F,2,的合力對(duì),物體做功為,(,,),A,.,7 J,,B,.,1 J,C,.,5 J
57、 D,.,3.5 J,解析:,合力的功等于各個(gè)力做功的代數(shù)和,即,4 J,+,3 J,=,7 J,。,答案:,A,圖,7,-,1,-,4,[,例,1],,如圖,7,-,1,-,5,所示,質(zhì)量為,m,=,2 kg,的物體靜止在水平地面上,受到與,水平面成,θ,=,37°,,大小,F,=,10 N,的拉,力作用,物體移動(dòng)了,l,=,2 m,,物體與,地面間的動(dòng)摩擦因數(shù),μ,=,0.3,,,g,取,10 m/s,2,。求:,(1),拉力,F,所做的功,W,1,;,(2),摩擦力,F,f,所做的功,W,2,;,(3),重力,G,所做的功,W,3,。,圖,7,-,1,-,5,[,思路點(diǎn)撥,],計(jì)算某
58、個(gè)力的功應(yīng)注意以下幾點(diǎn):,(1),確定該力;,(2),確定物體的位移;,(3),確定位移與力的夾角余弦。,[,解析,],,(1),對(duì)物體進(jìn)行受力分析,如圖所示。,W,1,=,Fl,cos,θ,=,10×2×0.8 J,=,16 J,(2),F,N,=,G,-,F,sin,θ,=,20 N,-,10×0.6 N,=,14 N,F,f,=,μ,F,N,=,0.3×14 N,=,4.2 N,W,2,=,F,f,l,cos 180°,=-,4.2×2 J,=-,8.4 J,(3),W,3,=,Gl,cos 90°,=,0,[,答案,],,(1)16 J,,(2),-,8.4 J,,(3)0,[,借題發(fā)
59、揮,],,求某個(gè)力做的功,必須判斷是恒力還是變力。若是恒力,則只需找出位移,直接代入公式,W,=,Fl,cos,α,計(jì)算;若是變力,則要求分段考慮。,在上例題干條件下,計(jì)算地對(duì)物體的彈力,F,N,所做的功,W,4,,計(jì)算物體所受合外力,F,合,所做的功,W,。,解析:,F,N,為恒力可直接應(yīng)用公式計(jì)算:,W,4,=,F,N,l,cos,α,=,F,N,l,cos 90°,=,0,物體所受合外力的功等于所受各力做功的代數(shù)和,即:,W,=,W,1,+,W,2,+,W,3,+,W,4,=,7.6 J,或由合力求總功:,F,合,=,F,cos,θ,-,F,f,=,10×0.8 N,-,4.2 N,=,
60、3.8 N,F,合,與,l,方向相同,則,W,=,F,合,l,=,3.8×2 J,=,7.6 J,。,答案:,0,,7.6 J,[,例,2],,如圖,7,-,1,-,6,所示,質(zhì)量為,M,的長木板,B,被固定在水平面上,一個(gè)質(zhì)量,為,m,的滑塊,A,以某一速度,(,速度未知,),沿木板,表面由,C,點(diǎn)滑至,D,點(diǎn),在木板上前進(jìn)了,L,。,若滑塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)為,μ,,摩擦力對(duì)滑塊、對(duì)木板做功各為多少。,[,思路點(diǎn)撥,],,我們應(yīng)先確定木板和滑塊的位移后,再根據(jù)功的定義式求摩擦力做的功。,圖,7,-,1,-,6,[,解析,],,由于木板被固定,所以木板的位移為,0,,,所以摩擦力對(duì)木板做功,
61、W,B,=,0,。,滑塊,A,受到的摩擦力,F,f,水平向左,與運(yùn)動(dòng)方向相反,,F,f,做負(fù)功即,WF,f,=-,F,f,·,L,又,F,f,=,μF,N,=,μmg,故,WF,f,=-,μmgL,。,[,答案,],,見解析,[,借題發(fā)揮,],,(1),摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,或者不做功。不要錯(cuò)誤的認(rèn)為摩擦力一定做負(fù)功。,(2),求摩擦力做的功時(shí),對(duì)于靜摩擦力,由于物體之間相對(duì)靜止,因此兩物體位移相同。對(duì)于滑動(dòng)摩擦力,由于物體之間有相對(duì)滑動(dòng),故兩個(gè)物體的對(duì)地位移并不相同,因此兩個(gè)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的總和不為零。,1,.如圖,7,-,1,-,7,所示,水平傳送帶以,2 m/s,的速
62、度勻速運(yùn)行,,將一質(zhì)量為,2 kg,的工件輕輕放在傳送帶上,(,設(shè)傳送帶速度不變,),。工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,μ,=,0.2,,放手后工件在,3 s,內(nèi)位移是多少?摩擦力對(duì)工件做多少功?,(,g,=,10 m/s,2,),圖,7,-,1,-,7,解析:,物體先做勻加速運(yùn)動(dòng),,a,=,2 m/s,2,,1 s,后速度達(dá),2 m/s,,,x,1,=,1 m,,再勻速運(yùn)動(dòng),2 s,,,x,2,=,4 m,3 s,內(nèi)位移,x,=,5 m,。物體做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力為,4 N,,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力為零,摩擦力做功,W,=,4 J,。,答案:,5 m,,4 J,[,例,3],,質(zhì)量為,m,的物體放
63、在粗糙,的水平面上,現(xiàn)有一大小不變、方向,時(shí)刻垂直于半徑的拉力使物體沿半徑,為,R,的圓周從,A,點(diǎn)緩慢地運(yùn)動(dòng)一周,,如圖,7,-,1,-,8,所示,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,μ,,則拉力做功為多少?,圖,7,-,1,-,8,[,思路點(diǎn)撥,],,公式,W,=,Fl,cos,α,的適用條件是,F,必須是恒力,但在此題中,F,大小雖然不變,但方向時(shí)刻在變,即,F,是變力,上述公式不再適用??刹捎脽o限分割法,使每小段中滿足恒力做功,所以轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中,做功等于力與路程的乘積。,[,解析,],因?yàn)槲矬w沿圓周緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力等于摩擦力,摩擦力的方向又在不斷改變,所以不能直接套用公式,而是將圓周分成,
64、N,個(gè)小段,求出每一小段中拉力做的功即可得出總功。,由平衡狀態(tài)可得拉力,F,=,μmg,。,W,1,=,μmg,Δ,l,1,,,W,2,=,μmg,Δ,l,2,,,…,,,W,N,=,μmg,Δ,l,N,。,W,=,W,1,+,W,2,+,…,+,W,N,=,μmg,(Δ,l,1,+,Δ,l,2,+,…,+,Δ,l,N,),=,μmg,·2π,R,=,2,μmg,π,R,[,答案,],,2,μmg,π,R,[,借題發(fā)揮,],,(1),若力的大小不變,方向時(shí)刻在改變,可用微元法將求變力做功轉(zhuǎn)化為求恒力做功。,(2),若力的方向不變,大小隨位移均勻變化,則可先求平均作用力,再求平均作用力的功。,2
65、,.如圖,7,-,1,-,9,所示,擺球質(zhì)量為,m,,,懸線的長為,L,,把懸線拉到水平位置,后放手。設(shè)在擺球運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻,力,F,阻,的大小不變,求擺球從,A,運(yùn)動(dòng)到,豎直位置,B,時(shí),重力,mg,、繩的拉力,F,T,、空氣阻力,F,阻,各做,了多少功?,圖,7,-,1,-,9,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“隨堂基礎(chǔ)鞏固”,點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入“課時(shí)跟蹤訓(xùn)練”,應(yīng)用創(chuàng)新演練,,,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,,,,,,,考向一,,考向二,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,,,,,第,七章,,機(jī)械能守恒定律,,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,,,,知識(shí)點(diǎn)一,,知識(shí)點(diǎn)二,,知識(shí)點(diǎn)三,第,3,節(jié),,功率,快慢,比值,瓦特,10,3,,額定,W,1,
66、,1,.關(guān)于功率,下列說法中正確的是,(,,),A,.功率是表示力做功多少的物理量,B,.功率是表示力做功快慢的物理量,C,.做功時(shí)間越長,功率一定小,D,.力做功越多,功率一定大,解析:,做功快就是單位時(shí)間內(nèi)做功多,,W,=,Pt,,,W,既決定于功率的大小,又決定于做功的時(shí)間。,答案:,B,[,自學(xué)教材,],Fv,反比,瞬時(shí),平均,[,重點(diǎn)詮釋,],[,特別提醒,],公式,P,=,F,v,僅適用于,F,與,v,共線的情況,如果二者夾角為,θ,,則用,P,=,F,v,cos,θ,來計(jì)算功率。,2,.對(duì)公式,P,=,F,v,的理解,下列說法中正確的是,(,,),A,.,F,一定是物體所受的合力,B,.,P,一定是合力的功率,C,.此公式中,F,與,v,必須共線,D,.此公式中,F,與,v,可以成任意夾角,解析:,公式,P,=,F,v,中的,F,可以是物體的合力,也可以是物體所受的某個(gè)力,但,F,、,v,必須共線,故,C,正確。,答案:,C,機(jī)車啟動(dòng)通常有兩種方式,即以恒定功率啟動(dòng)和以恒定加速度啟動(dòng)。,1,.機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程,故機(jī)車達(dá)到最大速度時(shí),a,=,0,,,F,=,F,
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