高中物理《万有引力定律及其应用》教学设计
高中物理《万有引力定律及其应用》教学设计
一、定律的适用条件
万有引力定律的公式F=Gm1m2/r2，只适用于质点之间的相互作用，但下列两种情况下定律也适用。
1、当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。
2、均匀的球体可视为质点，但r是两球心间的距离。
二、定律在天文学上应用
1、模型
把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需的向心力由万有引力来提供。
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）两式中的g为物体所在处的重力加速度
b、应用时应根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算。
3、需要重点掌握的六个问题
（1）求人造卫星的绕行速度问题
（2）求星球表面的第一宇宙速度问题
（3）求天体的质量问题
（4）求天体密度问题
（5）求天体间的距离问题
（6）会分析地球同步卫星问题
动 量
一、动量、冲量、及动量变化的三性
1、动量p=mv，是描述机械运动的状态量，其三性是：
（1）瞬时性：通常所说物体的动量是指物体在某一时刻的瞬时动量，计算物体的动量时应取这一时刻的瞬时速度。
（2）相对性：由于物体的运动速度与参考系的选择有关，所以物体的动量也与参考系的选择有关，通常物体的动量是指物体相对于地面的动量
（3）矢量性：物体的动量方向与物体瞬时速度方向相同
2、冲量I=Ft，是描述力对时间累积效应的过程量，其三性为
（1）时间性：冲量不仅由力决定，还由力的作用时间决定，是对应某段时间的过程量。
（2）绝对性：由于力和时间都和参考系的选择无关
（3）矢量性：具有恒定方向的力的冲量的方向与力的方向一致，对于作用时间内方向变化的合外力的冲量方向与相应时间内动量变化方向一致
3、动量变化△p=p/—p，是描述动量变化的过程量，其三性是：
（1）时间性：动量变化与时间有关，不同时间内，动量变化一般不同。
（2）绝对性：动量变化与参考系的选择无关，只要求对同一参考系。
（3）矢量性：动量变化量的方向决定于末、初动量的矢量差。
二、动量定理
Ft= p/—p，表示物体所受合外力的冲量等于它的动量变化，注意其三性
（1）时间性：某段时间内物体所受合外力的冲量等于该段时间内动量的变化。
（2）合力性：式中F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力，它可以是恒力，也可以是变力。
（3）矢量性：式中的冲量，动量及动量变化都是矢量，定理的表达式是一个矢量式，运算应使用平行四边形法则，一维情况可简化为代数运算。某段时间内合外力冲量的方向与该段时间内动量变化量的方向一致。
三、动量守恒定律
1、内容：系统不受外力或者所受外力之和为零，它们的总动量保持不变即动量守恒。
2、表达式： m1v1+m2v2= m1v1/+m2v2/
△p1=—△p2
△p=0
3、适用范围：（应用环境）
（1）相互作用的物体，不管接触与否，粘合在一起，还是裂成碎块，不管作用前后运动是否在一条直线上，定律均适用
（2）两个或两个以上任何数目的物体系，定律均适用
（3）宏观大到天体，微观小到基本粒子，不管相互作用是什么性质的力，也不管是高速还是低速的物体，定律均适用。
（4）物体若在某一方向上不受外力或所受外力的合力为零，则也可在该方向上用动量守恒定律，但系统的总动量不一定守恒。
（5）诸如碰撞、爆炸等短时间内的相互作用，若系统所受外力合力不为零，但内力＞＞外力，这时可认为不受外力，近似应用定律。
（6）动量守恒定律也适用于非相互作用系统
4、使用动量守恒定律注意“三性”
（1）矢量性：动量守恒定律表达式为矢量性。
（2）相对性：动量守恒定律表达式中各速度必须是相对于同一参考系
（3）同时性：同一时刻的动量才能求和
即：动量守恒定律表达式中：v1和v2必为同一时刻的速度
v1/和v2/必为另一同时刻的速度
四、反冲运动是系统内力作用下产生的运动，在这种运动中系统的动量是守恒的，炸裂和类似炸裂现象中都有反冲运动，火箭就是根据反冲运动的原理制成的。
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