高中物理必修二知识体系及重点.docVIP

第五章 曲线运动 第六章 万有引力与航天 第七章 机械能守恒定律 竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动。 一般情况下，只讨论最高点和最低点的情况，常涉及过最高点时的临界问题。 临界问题的分析方法：首先明确物理过程，正确对研究对象进行受力分析，然后确定向心力，根据向心力公式列出方程，由方程中的某个力的变化与速度变化的对应关系，从而分析找出临界值。 １．“绳模型”如图6-11-1所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。　　 （注意：绳对小球只能产生拉力） （1）小球能过最高点的临界条件：绳子和轨道对小球刚好没有力的作用 mg = = （2）小球能过最高点条件：v ≥ （当v 时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力） （3）不能过最高点条件：v （实际上球还没有到最高点时，就脱离了轨道） ２．“杆模型”如图6-11-2所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况　　 （注意：轻杆和细线不同，轻杆对小球既能产生拉力，又能产生推力。） （1）小球能最高点的临界条件：v = 0，F = mg（F为支持力） （2）当0 v 时，F随v增大而减小，且mg F 0（F为支持力） （3）当v =时，F=0 （4）当v 时，F随v增大而增大，且F 0（F为拉力） 二、天体的运动研究思路及方法： 基本方法：把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供，即： 估算天体的质量和密度 由 得： ． 即只要测出环绕星体M运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量. 由得： , R为中心天体的星体半径 特殊:当r＝R时，即卫星绕天体M表面运行时， ,由此可以测量天体的密度. 行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题 表面重力加速度g0,由得： 轨道重力加速度g,由得： (４)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系 ①由得: ．即轨道半径越大，绕行速度越小 ②由 得: ．即轨道半径越大，绕行角速度越小 ③由得: ．即轨道半径越大，绕行周期越大 （5）地球同步卫星 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T＝24h． 要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h． 即:周期一定,高度一定,位置一定,三颗卫星覆盖赤道 由: 得：=3.6×104km=5.6R（R表示地球半径） ⑹对于人造卫星运动应注意 ①圆周运动的轨道问题----圆轨道的圆心必过地心 ②发射速度与运行环绕速度的区分 ③同步卫星与近地卫星的区分 ④人造卫星的圆周运动与地球自转的圆周运动的区分 [P13.]⑺天体的有关数据 太阳： M=2×1030kg R=7×108m ρ =1.4×103kg/m3 地球 M=6×1024kg R=6.4×106m ρ=5.6×103kg/m3 r地日=1.5×1011m t=500s 月亮 M=7.4×1022kg R=1.7×106m ρ=3.3×103kg/m3 r月地=3.84×108m t=1.28s 一、v、ω、T、an与运行半径r关系问题　　例1　一个近地卫星的线速度、角速度、周期和向心加速度分别为v0、ω0、T0和g0，通过对卫星点火加速，卫星到达了离地球表面为R的轨道上，求卫星这时的线速度v、角速度ω、周期T和向心加速度的大小。 ?解析：当卫星绕地球做近轨道做圆周运动时，其轨道半径为R，加速后卫星的新轨道的半径为2R。 ?由，得，由，得 ?由，得， 由，得。 ?点拨：用万有引力处理天体问题的基本方法是：把天体的运动看成圆周运动，其做圆周运动的向心力由万有引力提供。 ?应用时可以根据实际情况选用适当的公式进行计算。? 二、求天体的质量与密度问题? 　　例2　（05广东）已知万有引力常量G，地球半径R，月球和地球之间的距离r，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期T1，地球的自转周期T2，地球表面的重力加速度g。某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法： 　　同步卫星绕地球作圆周运动，由得 ?（1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由。如不正确，请给出正确的解法和结果。　　（2）请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。 ?解析：（1）上面结果是错误的，地球的半径R在计算过程中不能忽略。 ?　正确的解法和结果是：由得 ?　（2）方法一：对月球绕地球作圆周运动，由得 ?　方法二：在地面重力近似等于万有引力，由得　　 ?　点拨：（1）天体的运动认为是匀速圆周运动。（2）这里提供了一种测天体质量的方法：找一个绕行体，只要知道绕行体的线速度、角速度、周期中的一个量及其轨道半径，即可求中心天体的质量。（3）求解天体的密度：求出天体质量后，再求出天体的体积，。 ?当卫星环绕天体表面做圆周运