力—运动相关注意与习题.doc

相关准备：1 、超重，失重以及力学单位认识超重和失重现象1、 观看视频（太空遨游、电梯中称物体质量）2、 把物体对支持物的压力 F（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力 G 的情况叫做超重现象；把物体对支持物的压力 F（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力 G 的情况叫做失重现象为什么会出现这种现象呢？超重和失重的解释问题：一个质量为 m 的人站在电梯中（1） 当电梯匀速运动或静止时，人对地板的压力为多大？（2） 当电梯以加速度 a 向上加速运动时，人对地板的压力为多大？（3） 当电梯以加速度 a 向下减速运动时，人对地板的压力为多大？（4） 当电梯以加速度 a 向下加速运动时，人对地板的压力为多大？（5） 当电梯以加速度 a 向上减速运动时，人对地板的压力为多大？（6） 当电梯向下的加速度 a=g，这时人对地板的压力又是多大？解析：选取人作为研究对象，分析人的受力情况，人受到 个力的作用，作出人的受力图：由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力，就可以求出人对地板的压力了1） 当电梯匀速运动或静止时，人的加速度为零，取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律 F=ma 有N-G=0可得 N=G=mg根据牛顿第三定律可知，人对电梯的压力 N‘=G=mg（2） 当电梯加速上升时，取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律 F=ma 有N-G=ma可得 N=G+ma=mg+ma1、 牛顿第二定律：F=ma ，其中 F 指物体所受的合外力， a 的方向与 F 的方向相同。

2、 超重与失重a 向上时，F＞G 超重a 向下时，F＜G 失重a=g 时，F=0 完全失重3、 力学中的基本单位：长度单位——米（m） 、质量单位——千克（Kg） 、时间单位——秒（s ） 其中 F 指物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 根据牛顿第三定律可知，人对电梯的压力 N’=N=mg+ma>mg所以，当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大，大 ma..(3) 此时人对电梯的压力也是大于重力，压力大小是 N’= (4) 应该是人对地面的压力小于人的重力，压力大小是 N’= （5） 应该是人对地面的压力小于人的重力，压力大小是 N’= （6） 人随电梯向下的加速度 a=g，这时人对地板的压力 F=mg-ma= 物体对支持物的压力 F（或对悬挂物的拉力）等于零的现象叫完全失重现象！完全失重状态下物体的加速度等于重力加速度（a=g）,加速度的方向竖直向下结论：超重是因为：物体有向上的加速度（向上加速、向下减速）失重是因为：物体有向下的加速度（向下加速、向上减速）超重或失重的多少： 用 ma 量度注意点：发生超重、失重现象时，物体实际受的重力并没有发生变化，只是物体的视重（即物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力）发生了变化。

课堂思维练习：1、关于超重和失重，下列说法中正确的是（ ）（A）超重就是物体受的重力增加了（B）失重就是物体受的重力减少了（C）完全失重就是物体一点重力都不受了（D）不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力是不变的2、升降机 2m/s2 的加速度竖直加速上升，站在升降机里质量为 60kg 的人对升降机地板的压力为多大？如果升降机以相同大小的加速度减速上升，人对地板的压力又为多大？(g取 10m/s2)力学单位制速度公式 位移单位 ，时间单位 ，速度单位是 加速度公式 速度单位是 ，时间单位是 ，则加速度的单位是 牛顿第二定律公式为 质量单位选 ，加速度单位选 ，则力的单位是 摩擦力＊重点：滑动摩擦力、静摩擦力大小及方向确定＊难点：静摩擦力大小及方向确定1、弹力—— 产生　　　　　的物体由于要恢复原状, 对 　 　　　　　　　　　　　产生　　　　　　作用,这种力称为弹力.a、弹力产生条件：　　　　　　　　、 　　　　　　　　练习 1、判断下图地面上的两球之间有没有弹力作用？b、弹力的方向◆拉力---------绳对物体的拉力沿绳指向　　　　　　　　的方向.练习 1 图练习 2 图 练习 3 图◆支持力----- 垂直于支持面指向　　　　　　　　　　　的物体.◆压力---------垂直于支持面而指向　　　　　　　　　　　物体.c、弹力的大小1、二力平衡法2、胡克定律　　公式　　　　　　　　　其中 K 是 　　　　　　　　，X 是形变量，即弹簧　　　　　　或者 　　　　　　的量。

向心力（1）理解什么是向心力和向心加速度，了解向心力的来源；（2）知道向心力与哪些因素有关；（3）知道向心力和向心加速度的求解公式；（4）能运用向心力和向心加速度公式解答简单的有关问题1、物体做圆周运动需要 ，而向心力由指向 的合外力提供2、向心力大小公式： 或 3、向心加速度 ，所以有： 或 Fam向向 a向 a向如图 2，用绳拉着一个小钢球在光滑桌面上尽可能做匀速圆周运动忽略桌面与小球间的摩擦力，对小球进行受力分析忽略桌面与小球间的摩擦力，对小球进行受力分析 思考：（1）小球所受合外力由什么力提供？ （2）做圆周运动的小球所受合外力在方向上有什么特点？（3）如果松开绳子，会有什么现象发生？ 2、向心力定义物体做匀速圆周运动就是因为受到与线速度方向 、沿半径指向 的合外力的作用由于该合外力的方向始终指向圆心，故我们形象的称其为向心力。

说明：（1）物体要做圆周运动，都需要 做匀速圆周运动的物体，合外力方向指向 ，这个指向 的合外力提供物体做圆周运动所需要的向心力2）向心力的实质就是做圆周运动的物体受到的指向圆心的合外力作用是：只改变速度的 ，不改变速度的 它是根据力的效果命名的，是效果力，不是一种新的性质的力，在受力分析时不能重复考虑三、向心加速度由牛顿第二定律 F 向 =ma 向 可得，向心加速度大小为a 向 = 或 a 向 = 方向： ，是描述速度 变化快慢的物理量匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小始终保持 ，但方向是 的，所以，匀速圆周运动的实质是 万有引力定律的应用图 2●●ωO● ABC1、行星绕恒星的运动及卫星绕行星运动问题的基本研究方法2、三个宇宙速度第一宇宙速度（环绕速度 ）：υ= 7.9km/S 这就是卫星绕地球附近作圆周运动所需速度，称作第一宇宙速度。

第二宇宙速度：使物体挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造卫星υ2=11.2km/s 第三宇宙速度(逃逸速度)使卫星脱离地球束缚后，又脱离太阳束缚所需要的最小发射速度 υ3=16.7km/s 3、同步卫星与地球自转周期相同 24h1、 （1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上（2）开普勒第二定律（面积定律）：行星与太阳之间的连线，在相等的时间内扫过相同的面积3）开普勒第三定律（周期定律）：行星绕太阳公转周期的平方和轨道半长轴的立方成正比数学表达式：　　　　　　　　　　　　　　2、万有引力定律：宇宙间任意两个有质量的物体间都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，与它们间距离的平方成反比1、计算天体的质量方法一 通过万有引力充当向心力这一条件方法二 通过重力近似等于万有引力这一条件2、计算天体密度又 得34RM32RGTr一、计算中心天体的质量和密度（万有引力全部提供向心力）2MmgGR2222 ()vrrTm2222 ()MmvGrrTkTR23 321TR2rmGF12/067.kgN　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　质量为 m 的行星环绕太阳做匀速圆周运动，运动半径为 r，如何求出太阳的质量？太阳的密度呢？例题 1：已知地球到太阳的距离为 r，公转周期为 T，太阳质量为多少？讨论：如何计算地球的质量？例题 2：中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。

现有一中子星，观测到它的自转周期为 T= s问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自301转而瓦解 （计算时星体可视为均匀球体，引力常数 G=6.67 10 m /kg.s )132练习 1：利用下列哪组数据，可以计算出地球质量（ ）A、已知地球的半径 R 和地面的重力加速度 gB、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径 r 和周期 TC、已知地球绕太阳做匀速圆周运动的半径 r 和周期 TD、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径 r 和线速度 vE、已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期 T 和角速度 ω练习 2：木星的一个卫星运行一周需要时间 1.5×104s，其轨道半径为 9.2×107m，求木星的质量为多少千克？练习 3：2003 年 10 月 16 日北京时间 6 时 34 分，中国首位航天员杨利伟乘坐“神舟”五号飞船在内蒙古中部地区成功着陆，中国首次载人航天飞行任务获得圆满成功中国由此成为世界上继俄、美之后第三个有能力将航天员送上太空的国家据报道，中国首位航天员杨利伟乘坐的“神舟”五号载人飞船，于北京时间十月十五日九时，在酒泉卫星发射中心用“长征二号 F”型运载火箭发射升空。

此后，飞船按照预定轨道环绕地球十四圈，在太空飞行约二十一小时，若其运动可近似认为是匀速圆周运动，飞船距地面高度约为340Km，已知万有引力常量为 G=6.67×10－11 N·m2/Kg2，地球半径约为 6400Km，且地球可视为均匀球体，则试根据以上条件估算地球的密度 （结果保留 1 位有效数字）二、行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题：（重力近似等于万有引力）例题 3：将一物体挂在一弹簧秤上，在地球表面某处伸长 30mm,而在月球表面某处伸长 5mm.如果在地球表面该处的重力加速度为 9.84 m/s2,那么月球表面测量处相应的重力加速度为多少？练习 3：一卫星绕某行星做匀速圆周运动，已知行星表面的重力加速度为 g0，行星的质量 M 与卫星的质量 m 之比 M/m=81，行星的半径 R0 与卫星的半径 R 之比 R0/R＝3.6，行星与卫星之间的距离 r 与行星的半径 R0 之比 r/R0＝60设卫星表面的重力加速度为 g，则在卫星表面有 ……gG2经过计算得出：卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的 1/3600上述结果r太阳是否正确？若正确，列式证明；若有错误，求出正确结果。

一、人造卫星环绕速度1、 牛顿人造地球卫星的设想2、例题 1：设地球和卫星的质量分别为 m，m’ ，卫星到地心的距离为 r，试计算卫星运行的速度 v讨论：卫星距地心越远，它运行的速度越快还是慢？第一宇宙速度（环绕速度 ）：υ= 　　　　km/S 这就是卫星绕地球附近作 　　　　　　所需速度，称作第一宇宙速度计算方法：第二宇宙速度：（脱离速度）使物体　　　　地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造卫星υ2=　　　　　km/s 第三宇宙速度(逃逸速度)使卫星脱离地球束缚后。