高中物理《萬有引力定律及其應用》教學設計
高中物理《萬有引力定律及其應用》教學設計
一、定律的適用條件
萬有引力定律的公式F=Gm1m2/r2，只適用于質點之間的相互作用，但下列兩種情況下定律也適用。
1、當兩個物體間的距離遠大于物體本身的大小時，物體可視為質點。
2、均勻的球體可視為質點，但r是兩球心間的距離。
二、定律在天文學上應用
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、應用時應根據實際情況選用適當的公式進行分析或計算。
3、需要重點掌握的六個問題
�。�1）求人造衛星的繞行速度問題
�。�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，所以物體的動量也與參考系的選擇有關，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
�。�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，對于作用時間內方向變化的合外力的沖量方向與相應時間內動量變化方向一致
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，不同時間內，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，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：某段時間內物體所受合外力的沖量等于該段時間內動量的變化。
�。�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，運算應使用平行四邊形法則，一維情況可簡化為代數運算。某段時間內合外力沖量的方向與該段時間內動量變化量的方向一致。
三、動量守恒定律
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：（應用環境）
（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，但系統的總動量不一定守恒。
（5）諸如碰撞、爆炸等短時間內的相互作用，若系統所受外力合力不為零，但內力＞＞外力，這時可認為不受外力，近似應用定律。
�。�6）動量守恒定律也適用于非相互作用系統
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、反沖運動是系統內力作用下產生的運動，在這種運動中系統的動量是守恒的，炸裂和類似炸裂現象中都有反沖運動，火箭就是根據反沖運動的原理制成的。
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