兩題高中物理,向心力類

2021-05-05 16:37:08 字數 5045 閱讀 3296

1樓:匿名使用者

1. g= v^2/r

=> v=sqrt(gr)=7.9km/s2. g = v^2/r

=> v=sqrt(g r)=2.71m/s

2樓:匿名使用者

一. 本週教學內容:

第七章 複習與檢測

二. 知識要點與重難點解析:

1. 知識歸納總結

2. 基本方法歸納總結

(1)思維方法

涉及解決天體運動問題的思維方法是將天體運動建立理想化模型,從而簡化天體運動的有關計算。

① 把天體看成質點,天體之間的作用力,f=。r即兩個質點間的距離,如果是兩個勻質球體,則r表示兩個球體球心間的距離。

② 物體在星球表面所受的重力(近似)等於它們之間的萬有引力,mg=。忽略星球自轉帶來的影響。

③ 天體的運動看成質點的勻速圓周運動,天體做勻速圓周運動所需的向心力由萬有引力提供,涉及的公式有

=ma向=m=mrω2=mωv=mr。

本章涉及的題目多為以上理想化條件下的四類公式的應用,學習時應認真領會。

(2)計算重力加速度的方法

① 在地球表面附近的重力加速度,在忽略地球自轉的情況下,可用萬有引力定律來計算。

g===9.8(m/s2)=9.8(n/kg)。

即在地球表面附近,物體的重力加速度g=9.8m/s2。這一結果表明,在重力作用下,物體加速度大小與物體質量無關。

② 計算地球上空距地面h處的重力加速度g』。由萬有引力定律可得:

又g= ∴ =,g』=g=g。

③ 計算任意天體表面附近的重力加速度g』。由萬有引力定律可得:

g』=(m』為星球質量,r』為星球的半徑),

又g= ∴ =

(3)估算天體的質量和密度

① 中心天體的質量,根據萬有引力定律和向心力表示式可得:

=mr.∴ m=

② 中心天體的密度

方法一:中心天體的密度表示式:ρ=,v=,(r為中心天體的半徑),根據前面m的表示式可得:ρ==,當r=r,即行星或衛星沿中心天體表面執行時,ρ=

此時表明只要用一個計時工具,測出行星或衛星繞中心天體表面附近執行一週的時間週期t,就可簡捷的估算出中心天體的平均密度。

方法二:由g=,m地=進行估算,ρ= ∴ ρ=

3. 專題歸納總結

(1)應用萬有引力定律列式的思路和技巧

應用萬有引力定律列式時牽涉到三項:萬有引力f萬、重力g、向心力f向,就問題不同選取其中兩項組成等式列方程。選取哪兩項組成方程,是解決問題的關鍵。

一般情況下,凡是牽涉(已知或求)中心天體質量、密度等物質量時,用萬有引力f萬一項。凡是牽涉物體重力加速度時,用重力g重一項,表示式為g重=mg,g應為天體(如衛星、宇宙飛船等)所在處的重力加速度。凡是牽涉天體做圓周運動的週期t、角速度ω、線速度v、向心加速度a等運動學量時用向心力f向一項,這一項表達形式多樣,f向=mrω2=mv2/r=4π2mr/t2=mωv=ma,解題時選用要準確,公式不能寫錯。

三項中選準兩項組建方程,解決問題就方便了。另外注意的應是明確各物理量的意義。不能含糊不清,甚至亂套公式。

(2)常用變換式gm=gr2的運用

萬有引力定律揭示了自然界中一種基本的相互作用規律,並且它把地面上物體運動的規律與天體運動的規律統一了起來。大家知道,在地球表面的物體所受重力和地球對該物體的萬有引力差別很小,在一般討論和計算時,可以認為=mg,且有gm=gr2。即用地球半徑的平方與重力加速度的乘積代替地球質量與萬有引力常量的乘積,這是一個常用的變換式。

在應用萬有引力定律分析天體運動問題時,常把天體的運動近似看成是做勻速圓周運動,其所需要的向心力由萬有引力提供,即= m。這樣一來,我們便可以應用變換式gm=gr2來分析討論天體的運動。

(3)對「人造衛星幾個速度」的理解

① 發射速度:是指衛星直接從地面發射後離開地面時的速度.相當於在地面上用一門威力強大的大炮將衛星轟出炮口時的速度,發射衛星離開炮口後,不再有動力加速度。

② 環繞速度(即第一宇宙速度):

是指地球衛星的最小發射速度,在地面附近,衛星繞地球做圓周運動,萬有引力提供向心力,而萬有引力近似等於重力,所以有mg= m,即環繞速度。

v1=(r為地球半徑,g是地面附近的重力加速度)

③ 第二宇宙速度(脫離速度):11.2km/s,是指使物體可以掙脫地球引力的束縛,成為繞太陽執行的人造衛星(或飛到其他行星上去)的最小發射速度。

④ 第三宇宙速度(逃離速度):16.7km/s,是指使物體掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的宇宙空間去的最小發射速度。

⑤ 軌道速度:人造衛星在高空沿著圓軌道或橢圓軌道執行。若沿圓軌道執行,此時f向=f引,即= m。

所以 v=

式中m為地球質量,r為衛星與地心之間的距離,v就是衛星繞地球執行的速率。

此式適用於所有在繞地球圓軌道上執行的行星,由於v∝,所以v隨r的增大而減小,即衛星離地球越遠,其軌道速率就越小,當r=r地時,v=v1,即第一宇宙速度是軌道速度的特例;當r>r時,vc,③

則由①②③式可得r>=4.23 ×1010光年,即宇宙的半徑至少為4.23×1010光年。

【模擬試題】

1. 人造衛星由於空氣阻力作用,軌道半徑不斷緩慢縮小,則( )

a. 衛星的執行速度減小 b. 衛星的執行速率增大

c. 衛星的執行週期變大 d. 衛星的向心加速度變小

2. 「發現」號宇宙飛船曾成功地與環繞地球的國際空間站對接,那麼在對接前,飛船為了追上軌道空間站,可以採取的措施是( )

a. 只能任低軌道上加速 b. 只能在高軌道上加速

c. 只能在空間站運動軌道上加速 d. 不論什麼軌道,只要加速就行

3. 在繞地球運轉的多種衛星中,有的是通訊衛星,有的是氣象衛星,有的是偵察衛星,所有的通訊衛星都是同步衛星,而有些氣象(偵察)衛星的運動軌跡則通過南、北兩極的正上方,這樣的衛星稱為極地(間諜)衛星,則同步衛星和極地衛星相比,觀察範圍較大的是( )

a. 同步衛星

b. 極地衛星

c. 不論是哪種衛星,軌道半徑大的觀察範圍較大

d. 不能確定

4. 同步衛星到地心的距離為r,加速度為a1,執行速率為v1,地球半徑為r,赤道上物體隨地球自轉的向心加速度為a2。第一宇宙速度為v2,則( )

a. = b. =()2

c. =()2 d. =

5. 據觀測,某行星外圍有一模糊不清的環,為了判斷該環是連續物還是衛星群,又測出了環中各層的線速度v的大小與該層至行星中心的距離r,則以下判斷中正確的是( )

a. 若v與r成正比,則環是連續物

b. 若v與r成反比,則環是連續物

c. 若v2與r成正比,則環是衛星群

d. 若v2與r成反比,則環是衛星群

6. 設地面附近重力加速度為g0,地球半徑為r0,人造地球衛星的圓形軌道半徑為r,那麼以下說法正確的是( )

a. 衛星在軌道上向心加速度大小為

b. 衛星執行的速度大小為

c. 衛星執行的角速度大小為

d. 衛星執行的週期為2π

7. 地球的同步衛星質量為m,離地面的高度為h,若地球的半徑為r0,地球表面處的重力加速度為g0,地球自轉角速度為ω0,則同步衛星所受的地球對它的萬有引力的大小為 ( )

a. 等於零 b. 等於

c. 等於m d. 以上結果都不正確

8. 在離地面高為h處的人造地球衛星的週期為t,已知地球質量為m,半徑為r,地球表面的重力加速度為g.則下面表示t的公式正確的是( )

a. t=2π b. t=2π(r+h)

c. t=2π d. t=2π

9. 已知繞中心天體作勻速圓周運動的星體的軌道半徑為r,執行週期為t

(1)中心天體的質量m= ;

(2)若中心天體的半徑為r,則其平均密度ρ= ;

(3)若星體是在中心天體的表面附近作勻速圓周運動,則其平均密度的表示式ρ= 。

10. 一衛星繞地球運轉的軌道離地面高度恰好是地球表面半徑的2倍,則該衛星的線速度為 km/s。

11. a為地球赤道上放置的物體,隨地球自轉的線速度為v1,b為近地衛星,在地球表面附近繞地球執行,速度為v2,c為地球同步衛星,距地面高度均為地球半徑的5倍,繞地球執行的速度為v3,則vl:v2:

v3= 。

12. 地球繞太陽公轉的軌道半徑為r1,公轉週期為t1,月球繞地球公轉的軌道半徑為r2,公轉週期為t2,則太陽和地球的質量之比為 。

13. 已知火星的半徑為r,自轉週期為t0,某一貼近火星表面飛行的衛星的運動週期為t,試問若在火星上發射衛星,則發射速度至少為多大?

14. 在某一星球上做火箭發射實驗時,火箭始終在垂直於星球表面的方向向上運動,火箭點火後經過4s火箭熄滅。測得火箭上升的最大高度為80m,若大氣阻力和燃料質量不計,且已知該星球的半徑為地球的1/2,質量為地球的1/8,地球表面的重力加速度g0取l0m/s2,求火箭在該星球上的平均推力與其所受引力大小的比值。

15. 如圖所示,要使衛星在預定的圓軌道上繞地球運動,一般是先用火箭將衛星送入近地點a、遠地點為b的橢圓軌道上,實施變軌後再進入預定圓軌道.已知近地點a距地面高度為h1,在預定圓軌道上飛行n圈所用時間為t,地球表面重力加速度為g,地球半徑為r,求:

(1)衛星在近地點a的加速度為多大?

(2)遠地點b距地面的高度為多少?

【試題答案】

1. b 2. a 3. b 4. a、d 5. a、d

6. a、b、d 7. b、c 8. b、c

9.(1).(2) (3)

10. 或4.56 11. 1:6:6

12. 答案:()2·()3

13. 14. 2

15.(1) (2) h2=

【勵志故事】

要懂得如何欣賞他人

一個人總能在某一處勝過別人,而在這一處上又總會有更強的人勝過他。學會欣賞每個人會讓你受益無窮。智者尊重每一個人,因為他知道人各有其長,也明白成事不易。

傻瓜都鄙視他人,一半出於無知,一半因為他所中意的總是最差的。

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