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高一物理必修二导学案


学科:物理

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:赵亚娟 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第五章 第一节 曲线运动 曲线运动

一.学习目标 1、知道什么是曲线运动,曲线运动的特点及条件; 2、理解合运动与分运动关系,运用平行四边形解决实际问题。 二.学习重点 1、曲线运动的特点及条件; 2、用合成

和分解的方法解决有关具体问题。 三.学习难点 1、物体做曲线运动的条件 2、用合成和分解的方法解决有关具体问题 四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.教学准备 【自主学习】 一、曲线运动 1、总结曲线运动的特点: 2、物体做曲线运动的条件: 二.运动的合成与分解 1、阅读课本演示实验回答: 蜡块的运动可分解为竖直向上的运动和水平向右的运动,这两个运动都叫做 ______。蜡块实际参与的运动叫做______。 2、合运动与分运动的关系: 1 2 3 4 3、炮筒与水平方向成 600 角,炮弹从炮口射出时的速度是 400m/s,这个速度在 水平方向和竖直方向的分速度各是多大?画出速度分解的图示。 小钢球、条形磁铁. 六.课时安排:1 课时

【合作探究】
1

1、探究合外力和物体运动轨迹弯曲的关系(即合外力和速度方向变化趋势的关 系)
B

D A C

(1) 根据上图物体沿 ABC 弧线轨迹做曲线运动, 物体受到的合外力方向向外侧 呢?还是向里侧?请在上图画出合外力的方向示意图。 (2)根据(1)画出物体沿 BCD 曲线运动时,合外力的大致方向。并标出 B、 C 两点速度的方向。 (3)试着总结一下合外力与物体轨迹弯曲的关系。 2、根据牛顿第二定律 F=ma 可知加速度的方向始终和合外力的方向相同,大小 满足上式的关系。以及根据学过运动学知识,判断下列四项说法正确与否,并说 明理由 A.物体运动状态改变着,它一定做曲线运动 B.物体做曲线运动,它的运动状态一定在改变 C.物体做曲线运动时,它的加速度的方向始终和速度的方向一致 D.物体做曲线运动时,它的加速度方向始终和所受到的合外力方向一致 3、互成角度的两个运动的合成,以下说法正确的是: ( A.两个速度不同的匀速运动的合运动一定是匀速运动。 B.两个直线运动的合运动一定是直线运动。 C.某些曲线运动可以分解成两个直线运动。 D.两个初速度为零的匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动。 4、一条小船在 200m,宽的河中横渡到对岸,已知水流速度是 2m/s,小船在静水 中的速度是 4m/s, 解决一下小题 (1)当船头始终正对着对岸时,小船多长时间到达对岸? )

⑵小船实际运行了多远? ⑶小船怎样行驶才能垂直到达对岸?时间是多少?

【达标提升】
2

1.关于曲线运动速度的方向,下列说法中正确的是 ( ) A.在曲线运动中速度的方向总是沿着曲线并保持不变 B.质点做曲线运动时,速度方向是时刻改变的,它在某一点的瞬时速度的方向与这—点 运动的轨迹垂直 C.曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向就是在曲线 上的这—点的切线方向 D.曲线运动中速度的方向是不断改变的,但速度的大小不变 2.物体做曲线运动的条件为 ( ) A.物体运动的初速度不为零 B.物体所受的合外力为变力 C.物体所受的合外力的方向上与速度的方向不在同一条直线上 D.物体所受的合外力的方向与加速度的方向不在同—条直线上 3.若已知物体的速度方向和它所受合力的方向,如图所示,可能的运动轨迹是( )

4.关于曲线运动。下列说法中正确的是 ( ) A.变速运动—定是曲线运动 B.曲线运动—定是变速运动 C.速率不变的曲线运动是匀速运动 D.曲线运动也可以是速度不变的运动 5.图 5-1-2 所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹(铅球视为质 点).A、B、C 为曲线上的三点,关于铅球在 B 点的速度方向,说 法正确的是 ( ) A.为 AB 的方向 B.为 BC 的方向 C.为 BD 的方向 D.为 BE 的方向 6.做曲线运动的物体,在其轨迹上某一点的加速度方向 ( ) A.为通过该点的曲线的切线方向 B.与物体在这一点时所受的合外力方向垂直 C. 与物体在这一点速度方向一致 D.与物体在这一点速度方向的夹角一定不为零 7.一人造地球卫星以恒定的速率绕地球表面做圆周运动时,在转过半周的过程中,有关 位移的大小说法正确的是 ( ) A. 位移的大小是圆轨道的直径 B.位移的大小是圆轨道的半径 C,位移的大小是圆周长的一半 D.因为是曲线运动所以位移的大小无法确定 8. 一个做匀速直线运动的物体, 突然受到一个与运动方向不在同一直线上的恒力作用时, 物体运动为 ( ) A.继续做直线运动 B.一定做曲线运动 C.可能做直线运动,也可能做曲线运动 D.运动的形式不能确定
3

作业布置:课本 P7 第 3.4 题 学习反思:

学科:物理 一.学习目标

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:赵亚娟 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第二节 质点在平面内的运动

1、知道什么是曲线运动,曲线运动的特点及条件; 2、理解合运动与分运动关系,运用平行四边形解决实际问题。 二.学习重点 1、曲线运动的特点及条件; 2、用合成和分解的方法解决有关具体问题。 三.学习难点 1、物体做曲线运动的条件 2、用合成和分解的方法解决有关具体问题 四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.教学准备 【自主学习】 复习 导入 上节课我们学习了曲线运动的定义、性质及物体做曲线运动的条件,回顾 一下这几个问题: 1.什么是曲线运动? 2.怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向? 3.物体在什么情况下做曲线运动? 【预习导学】 (认真阅读教材 p2-p3,独立完成下列问题) 蜡块运动分析 蜡块任一时刻的位置 蜡块运动的轨迹 蜡块的位移: 水平位移: 合位移:
4

小钢球、条形磁铁.

六.课时安排:2 课时

竖直位移:

蜡块的速度 水平速度: 合速度: 【合作探究】 (观察蜡块的运动方向和轨迹;思考蜡块运动的性质和和运动与分 运动之间的关系) 演示实验(先阅读教材 p4-p5 内容,带领学生观看实验视频) 一个一端封闭、长约 1m 的玻璃管内注满清水,水中放一个红蜡做的小圆柱 体 R,将开口用橡皮塞塞紧。 (图甲) 1、将玻璃管倒置(图乙) ,旁边放一刻度尺,可以看到蜡块大致怎么运动的? 2、再次将玻璃管颠倒,在蜡块上升的同时将管子贴着黑板水平向右匀速运动。 观察蜡块大致怎么运动的? 竖直速度:

引导 1: 同学们仔细体味实验会发现: 实验中蜡块同时参与了两个运动 (分运动) , 一方面沿着管子匀速上升(一个分运动) ;一方向随着管子向右匀速运动(另一 个分运动) 。蜡块实际的运动是合运动 交流讨论 1、合运动与分运动有什么关系?

蜡块任一时刻的位置 (我们就沿水平和竖直方向建立直角坐标系,以起点为原点,如图所示。 ) 引导 1:设蜡块竖直向上的速度为

vy

,蜡块水平向右的速度为 vx

则蜡块任一时刻的位置坐标是什么? 引导 2:那 t 时间内物体的位移如何计算呢? 蜡块运动的轨迹 引导 3:蜡块的轨迹是什么样的?那蜡块运动过程中任一时刻的位置坐标 x、y 之间存在怎样关系呢?(如果能找到它们的关系式,就能了解关系式所描述 的曲线的特点) 蜡块的速度
5

引导 4:蜡块的运动轨迹我们已经知道了,那蜡块做的是匀速直线运动还是变速 直线运动呢? 交流讨论 2、红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升,若红蜡块在 A 点匀速上升的同 时, 使玻璃管水平向右做匀加速直线运动,你能粗略画出红蜡块实际运动的轨迹 吗?

例题: 飞机起飞时以 300km/h 的速度斜向上飞, 飞行方向与水平方面的夹角 30o。 求水平方向的分速度 vx 和竖直方向的分速度 vy?

【达标提升】 1、互成角度的两个匀速直线运动合运动,下列说法正确的是 ( A、一定是直线运动 B、一定是曲线运动 D、以上都不符 C、可能是直线,也可能是曲线运动 法是( ) B、一定是曲线运动 D、以上都不对 )

2、互成角度的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动,正确说 A、一定是直线运动

C、可能是直线运动,也可能是曲线运动

3、一人站在匀速运动的自动扶梯上,经时间20s到楼上,若自动扶梯不动, 人沿扶梯匀速上楼需要时间30s, 当自动扶梯匀速运动的同时, 人沿扶梯匀速 (相对扶梯的速度不变)上楼,则人到达楼上所需的时间为________s 4、竖直放置两端封闭的玻璃管内注满清水和一个用红蜡做成的圆柱体,玻 璃管倒置时圆柱体能匀速上浮, 现将玻璃管倒置, 在圆柱体匀速上浮的同时, 使玻璃管水平匀速运动,已知圆柱体运动的速度是0.05m/s,θ=600,如图所 示,则玻璃水平运动的速度是多大?

5、质量M=2kg的物体在光滑的平面上运动,其分速度Vx和Vy随时间变化的 图线如图所示,求: (1)物体的初速度; (2)物体受的合力;
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(3)t=8s时物体的速度; (4)t=4s时物体的位移大小;

作业布置:课本 P7 第 5 题 学习反思:

学科:物理 一.学习目标

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:赵亚娟 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第三节 平抛运动

1、知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件 2、知道平抛运动的特点。 二.学习重点 平抛运动的特点和规律 三.学习难点 平抛运动的规律 四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.课时安排: 1 课时 【自主学习】 复习导入 1.复习物体做直线运动的条件和做曲线 运动的条件. 2.复习运动的合成和分解的方法,并理解分运动与合运动的等时性和各分运动的 独立性,指出这种方法在解决复杂运动问题时的作用. 3.复习如何用坐标描述做一维运动和二维运动的物体的位置和速度. 4.复习匀变速直线运动规律的数学表达式. 推进新课 演示:将粉笔以与水平方向各种夹角抛出,说明:在空气阻力可以忽略的情 况下,粉笔都在做抛体运动. 引导学生分析得出:将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻 力, 物体只在重力作 用下所做的运动叫做平抛运动.物体做平抛运动有两个条件: ①有水平初速度; 运 动过程中只 受重力.
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3、理解平抛运动的基本规律。

先阅读课本,再回答问题 1:什么叫抛体运动?抛体运动理想化了什么条件(忽略了什么因素)?

2:在研究抛体运动的位置的时候,课本为我们举例为“将小球水平的抛出” ,我 们可以看到,水平抛出的物体在运动过程中: (1)受力特征:只受到 力的作用。 。 。 (2)运动特征:水平方向分运动满足: 竖直方向分运动满足:

3:我们一般按照抛体运动抛出时的初速度方向来对抛体运动分类,初速度沿水 平方向的一般叫做平抛运动,初速度不沿水平方向的(斜向上或者斜向下)一般 叫做斜抛运动。 4:通过对课本举例“将小球水平的抛出”的研究,我们还可以得到在平抛运动 的两个分运动中: 水平方向分运动:位移公式: 运动,竖直方向分运动:位移公式: 是: 运动。 运动与竖直方向的 所以我们可以把平抛运动看做是水平方向的 分别研究。 【合作探究】 1、在高 80 米的平台以 30m/s 的初速度水平抛出。 求: (1)小球经过多长时间落地? (2)小球水平方向的位移是多少? (3)小球着地时的速度大小? ,速度公式: ,速度公式: ,是: ,

运动的合运动, 在分析平抛运动的时候就可以把运动先分解开来,对两个分运动

2、从角度的方向理解平抛运动 平抛运动的速度偏向角为 ? , 则速度偏向角的正切值为: 平抛运动的位移偏向角为 ? , 位移偏向角的正切值为: 可见,速度偏向角与位移偏向角不同,他们的正切值之比为: (今后解题的时候可以直接应用该比例关系来求解。 )

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3、如图所示,斜面高 lm,倾角 θ=300,在斜面的顶点 A 以速度 vo 水平抛出一 小球,小球刚好落于斜面底部 B 点.不计空气阻力,g 取 10m/s2‘,求小球抛出 的速度 v0 和小球在空中运动的时间 t。

【达标提升】 1、甲、乙两个物体做平抛运动的初速度之比为 2:1,若他们的水平射程相等, 求他们抛出点离地面的高度之比。

2、平抛一物体,当抛出 1s 后它的速度方向与水平方向成 45° 角,落地时速度方 向与水平方向成 60° 角 , 求: (1) 初速度 v0 (2) 落地速度 v2 (3) 开始抛出时距地面的高度 (4)水平射程

作业布置:课本 P12 第 1 题 学习反思:

学科:物理 一.学习目标

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:赵亚娟 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第四节 研究平抛运动

1.验证平抛运动的特点是水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动. 2.通过实验探究得到平抛运动轨迹.

二.学习重点
平抛运动规律的探究过程

三.学习难点
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准确得到平抛运动的轨迹.

四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.课前准备 平抛竖落仪、平抛实验仪、自制水柱平抛装置、自制电磁控制打击装置、数 码 相机、坐标格、多媒体课件. 五.课时安排: 1 课时 【自主学习】

情景导入 教师介绍 自制电磁控制打击装置:将子弹装入能发射的固定在板前的玩具 手枪,固定板后电磁铁与电源相连,控制电路通断的两根金属丝搭在枪口处,带 有衔铁的玩具被吸在电磁铁上, 枪口与玩具在同一水平面,发射的子弹断开搭在 一起的两根金属丝,吸在电磁铁上的玩具同时下落,子弹总是击中玩具,这说明 什么问题? 复习导入 复习旧知 1.平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动.

? x ? v0 t ? 2.平抛运动的规律(1) ? 1 y ? at 2 ? 2 ?

? ?v x ? v0 ? (2)?v y ? gt ? 2 2 ? ?v ? v x ? v y

我们今天用实验的方法研究平抛运动. 推进新课 一、竖直方向的运动规律 实验演示教材实验,探究竖直方向上的运动规律.[来源:Zxxk.Com] 1.①介绍实验装置如下图所示

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②介绍实验过程. 因弹簧片 C 受到小锤的打击,C 向前推动小钢球具有水平初速度,使 A 做 平抛运动, 同时(强调)松开小钢球 B,使 B 从孔中自由落下,做自由落体运动. 问题:由上一节学习我们知道,平抛运动的运动时间取决于竖直高度,A、B 两 球应该同时落地,怎么观察出两球同时落地? 实验时,用耳朵听来判断两球落地时刻的先后,比用眼睛看要灵敏得多. 合作探究 要求教室保持安静, 让学生多次改变小球距地面的高度和打击的力度,重复 这个实验,学生听小球落地的声音. 学生观察实验现象,思考以下几方面: 1.无论 A 球的水平速度大小如何,它总是与 B 球同时落地. 2.A 球的水平初速度越大,走过的水平距离也越大. 3.A 球水平初速度的大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动. 这一实验说明水平分运动并不影响竖直分运动,即水平分运动和竖直分运动各自 独立地按自 己的规律进行,互不干扰. 这一现象还说明平抛运动的竖直分运动是 自由落体运动. 结论:平抛运动在竖直方向是自由落体运动. 二、水平方向的运动规律 问题:要研究平抛运动水平方向是不是匀速直线运动,需要测量几段相等的 时间间隔内物体在水平方向上的位移,看看这些位移是否相等.需要通过实验得 到平抛运动的轨迹,怎样得到平抛运动轨迹? 实验步骤: (1)调节木板高度 , 使木板上表面与小球离开水平桌面 时的球心的距离为某一确定值 y; (2)让小球从斜面上某一位置 A 无初速释放; (3)测量小球在木板上的落点 P1 与重垂线之间的距离 x1; (4)调节木板高度,使木板上表面与小球离开水平桌面时的球心的距离为某一确定 值 4y;
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(5)让小球从斜面上同一位置 A 无初速释放; (6)测量小球在木板上的落点 P2 与重垂线之间的距离 x2; (7)比较 x1、x2,若 2x1=x2,则说明小球在水平方向做匀速直线运动. 【达标提升】 1.为什么平抛物体做曲线运动?

2.实验中,无论 A 球的水平初速度大小如何,它总是与 B 球同时落地,这一现 象说明了什么?

9.试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的 实验方 法. 提供实验器材: 弹射器(含弹丸, 见图 6)、 铁架台(带 有夹具)、 米尺. (1)画出实验示意图. (2)在安装弹射器时_______________________________________________ _________________________________________________________________ (3)实验中需要测量的物理量(在画出的示意图中用字母标出): _________________________________________________________________ (4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等,在实验中应采取的方法 是______________. 作业布置:课本 P15 第 2 题 学习反思: 图6

学科:物理 一.学习目标

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:赵亚娟 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第五节 圆周运动

1. 认识匀速圆周运动的概念, 理解线速度的概念, 理解角速度和周期的概念, 会用它们的公式进行计算. 2.理解线速度、角速度、周期之间的关系:v=rω =2π r/T 3.理解匀速圆周运动是变速运动。 二.学习重点
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线速度、角速度、周期。掌握它们之间的联系 三.学习难点 线速度、角速度和周期之间的关系. 四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.课时安排: 1 课时 导入新课 演示导入 演示机械式钟表时针、分针、秒针的运动情况(可以拨动钟表的调节旋钮) , 让学生观察后说出不同指针运动的特点,从而引出圆周运动的概念. 情景导入 课件展示生活中常见的圆周运动:

观览车 这种运动叫做圆周运动. 推进新课 引导学生列举生活中的圆周运动. 参考案例: 1.田径场弯道上赛跑的运动员的运动; 2.风车的转动; 3.地球的自转与公转; 4.自行车的前后轮、大小齿轮转动等.

脱水桶

生活中,我们一定见过很多类似的运动,它们的运动轨迹是一些圆,我们把

研究物体的运动时,我们往往关心的是物体的运动快慢.对于做直线运动的物体, 我们用单位时间内的位移来描述物体的运动快慢. 问题:对于圆周运动又 如何描述它们的运动快慢呢? 一、线速度 演示 1:在台式电风扇的叶片上分别标记红、蓝两种颜色的点,到中间轴的距离 不等.用手拨动叶片转动,注意要慢,让学生明显观察到两点的运动轨迹. 让学生仔细观察,说出哪个点运动得快,你是怎么比较的. 讨论交流 我们发现, 两个点在相同的时间内通过的弧长不相等,通过的弧长长的点运
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动得快,通过的弧长短的点运动得慢.这样,做圆周运动的物体通过的 弧长与所 用 时 间 的 比 值 能 够 描 述 物 体 运 动 的 快 慢 , 我 们 把 它 称 之 为 线 速 度 .[ 来 源:Z_xx_k.Com] 定义:做圆周运动的质点通过的弧长 s 与通过这段弧长所用时间 t 的比值叫 做圆周运动的线速度. s v= t 物体沿着圆周运动, 并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运 动. 说明: (1)线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度.
s (2)线速度是矢量,它既有大小,也有方向(大小:v= ,方向:在圆周各点的 t 切线方向).

(3)匀速圆周运动是一种非匀速运动,因为线速度的方向在时刻改变. (4)线速度的单位:m/s.

针对以上说明展开讨论. 演示 2:水淋在雨伞上,同时摇动伞柄. 观察:水滴沿切线方向飞出. 思考:这说明什么? 结论:飞出的水滴在离开伞的瞬间,由于惯性要保持原来的速度方向,因而表明 了切线方向即为此时刻线速度的方向. 例1 分析下图中,A、B 两点的线速度有什么关系.

解析:主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中,皮带(链条)上各 点以及两轮边缘上各点在相同的时间内通过的弧长相等,所以它们线速 度大小 相等. 答案:大小相等 二、角速度 学生阅读教材并思考以下几个问题: 1.角速度是描述圆周运动快慢的物理量;
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2.角速度等于半径转过的角度 φ 和所用时间 t 的比值;(ω= 3.角速度的单位是 rad/s. 结合数学知识,交流讨论角速度的单位.

? )[来源:学科网] t

说明:对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度 ω 是恒定的. 4.周期、频率和转速 学生阅读教材并思考以下几个问题: 做圆周运动的质点运动一周所用的时间叫周期;周期的倒数(单位时间内质 点完成周期性运动的次数)叫频率;每秒钟转过的圈数叫转速. 注明:下列情况下,同一轮上各点的角速度相同. 三、线速度、角速度、周期之间的关系 既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量,那么 它们之间有什么样的关系呢?

分析:一物体做半径为 r 的匀速圆周运动,问: 1.它运动一周所用的时间叫周期,用 T 表示,它在周期 T 内转过的弧长为 2π r. ?r 由此可知它的线速度为 2 . T 2? 2.一个周期 T 内转过的角度为 2π ,物体的角速度为 . T 通 过思考总结得到:
2? ? r ? ? T ? ? ? v=ωr 2? ? ?? ? T ? v?

讨论 v=ω·r (1)当 v 一定时,ω 与 r 成反比. (2 )当 ω 一定时,v 与 r 成正比. (3)当 r 一定时,v 与 ω 成正比. 思考:物体做匀速圆周运动时,v、ω、T 是否改变?(ω、T 不变,v 大小不变、 方向改变) 例2 如右图所示皮带传动装置,主动轴 O1 上有两个半径分别为 R 和 r 的轮, 2 O2 上的轮半径为 r′,已知 R=2r,r′= R ,设皮带不打滑. 3

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图 5-5-5 问:ωA:ωB=? ωB:ωC=? vA:vB=? vA:vC=?

【达标提升】 1.关于角速度和线速度,下列说法正确的是( ) A.半径一定,角速度与线速度成反比 B.半径一定,角速度与线速度成正比 C.线速度一定,角速度与半径成正比 D.角速度一定,线速度与半径成反比 2.对于作匀速圆周运动物体( ) A.线速度大的角速度一定大; B.线速度大的周期一定小。 C.角速度大的半径一定小; D.角速度大的周期一定小。 3.图中所示为一皮带传动装置,右轮的半径为 r,a 是它边缘上的一点,左侧是 一轮轴,大轮的半径为 4r,小轮的半径为 2r,b 点在小轮上,到小轮中心的 距离 r,c 点和 d 点分别位于小轮和大轮的边缘上若在传动过程中,皮带不打 滑。则( ) A.a 点与 b 点的线速度大小相等 B.a 点与 b 点的角速度大小相等 C.a 点与 c 点的线速度大小相等 D.a 点与 c 点的角速度大小相等 作业布置:课本 P19 第 2.3 题 学习反思:

学科:物理 一.学习目标

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:赵亚娟 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第六节 向心加速度

1.理解速度变化量和向心加速度的概念, 2.知道向心加速度和线速度、角速度的关系式. 3.能够运用向心加速度公式求解有关问题. 二.教学重点
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1.理解匀速圆周运动中加速度的产生原因. 2.掌握向心加速度的确定方法和计算公式. 三.教学难点 向心加速度方向的确定和公式的应用. 四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.课时安排: 1 课时 【自主学习】 教学过程 情景导入 通过前面的学习我们知道在现实生活中,物体都要在一定的外力作用下才能 做曲线运动,如下列两图(课件展示).

地球绕太阳做(近似的)匀速圆周运动 圆周运动

小球绕桌面上的图钉做匀速

对于图中的地球和小球 , 它们受到了什么样的外力作用 ? 它们的加速度大小 和方向如何确定? 复习导入 前面我们已经学习了曲线运动的有关知识,请完成以下几个问题: 问题 1.加速度是表示__________的物理量,它等于___________________的比值. 在直线运动中,v0 表示初速度,vt 表示末速度,则速度变化量 Δ v=__________, 加速度公式 a=__________,其方向与速度变化量方向__________. 2.在直线运动中,取初速度 v0 方向为正方向,如果速度增大,末速 vt 大于初速度 v0 , 则 Δ v=vt - v0___ _______0 ( 填 “>” 或 “<” ) ,其方向与初速度方向 ______________________;如果速度减小,Δ v=vt-v0__________0,其方向与初 速度方向____________________. 3.在圆周运动中,线速度、角速度的关系是___________________. 对于匀速 圆周运动中的加速度又有哪些特点呢? 推进新课 1、速度变化量 请在图中标出速度变化量△v

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2、向心加速度方向理论分析 课件展示图,并给出以下问题,引导学生阅读教材“向心加速度”部分:

(1)在 A、B 两点画速度矢量 vA 和 vB 时,要注意什么? (2)将 vA 的起点移到 B 点时要注意什么? (3)如何画出质点由 A 点运动到 B 点时速度的变化量△V? (4)△v/△t 表示的意义是什么? (5)△v 与圆的半径平行吗?在什么条件下.△v 与圆的半径平行?

(6)推导出加速度的表达式 推导过程如下: 在图中, 因为 vA 与 OA 垂直, vB 与 OB 垂直, 且 vA=vB, OA=OB, 所以△OAB 与 vA、vB、Δ v 组 成的矢量三角形相似. 用 v 表示 vA 和 vB 的大小,用 Δ l 表示弦 AB 的长度,则有

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?v ?l v ? 或 Δ v=Δ l· v r r ?v ?l v ? ? 用 Δ t 除上式得 ? t ?t r ?v 当 Δ t 趋近于零时 , 表示向心加速度 a 的大小,此时弧 对应的圆心角 θ 很 ?t ?v r? v ? ? =vω 小,弧长和弦长相等,所以 Δ l=rθ,代入上式可得 an= ?t ?t r

v2 利用 v=ωr 可得 an= 或 an=rω2. r

(3)向心加速度的几种表达式 问题:除了上面的 an=
v2 、an=rω2 外,向心加速度还有哪些形式呢? r

先让学生思考,适时提示转速、频率、周期等因素. 2? 结论:联系 ω= =2π f,代入 an=rω2 可得: T
4? 2 an= 2 r 和 an=4π 2f2r. T

至此,我们常遇到的向心加速度表达式有以上五种. 3.向心加速度的物理意义 因为向心加速度方向始终指向圆心,与线速度方向垂直,只改变线速度的 方向,不改变其大小,所以向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量. 【合作探究】 如图所示皮带传动轮,大轮直径是小轮直径的 3 倍,A 是大轮边缘上一点,B 是 小轮边缘上一点,C 是大轮上一点,C 到圆心 O1 的距离等于小轮半径,转动时 皮带不打滑.则 A、B、C 三点的角速度之比 ωA∶ωB∶ωC=____________,向心加 速度大小之比 aA∶aB∶aC=____________.

【达标提升】 1.下列关于向心加速度的说法中,正确的是?????????( A.向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 B.向心加速度的方向保持不变
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)

C.在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的 D.在匀速圆周运动中,向心加速度的大小不断变化 2.甲、乙两个物体都做匀速圆周运动.转动半径比为 3:4,在相同的时间里甲 转过 60 圈时, 乙转过 45 圈, 则它们所受的向心加速度之比为???????? ( ) A.3:4 B.4;3 C.4:9 D.9:16 ) ?????????(

3.如图的皮带传动装置中

A.A 点与 C 点的角速度相同,所以向心加速度也相同 B.A 点半径比 C 点半径大,所以 A 点向心加速度大于 C 点向心 加速度 C.A 点与 B 点的线速度相同,所以向心加速度相同 D.B 点与 C 点的半径相同,所以向心加速度也相同 4.关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期与向心加速度的关系,下 列说法中正确的是( ) A.角速度大的向心加速度一定大 B.线速度大的向心加速度一定大 C.线速度与角速度乘积大的向心加速度一定大 D.周期小的向心加速度一定大 5、(双选) 如图所示为质点 P、Q 做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图线.表示质点 P 的图线是双曲线, 表示质点 Q 的图线是过原点的一条直线. 由图 线可知( ) A.质点 P 的线速度大小不变 B.质点 P 的角速度大小不变 C.质点 Q 的角速度不变 D.质点 Q 的线速度大小不变 作业布置:课本 P22 第 1.2 题 学习反思:

学科:物理 一.学习目标

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:徐伯华 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第七节 向心力

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1.理解向心力的概念及其表达式的确切含义. 2.知道向心力大小与哪些因素有关,并能用来进行计算. 3.知道在变速圆周运动中,可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加 速度. 二.教学重点 1.体会牛顿第二定律在向心力上的应用. 2.明确向心力的意义、作用、公式及其变形. 三.教学难点 1.圆锥摆实验及有关物理量的测量. 2.如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象. 四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.课时安排: 1 课时 【自主学习】 教学过程 导入新课 情景导入 前面两节课,我们学习、研究了圆周运动的运动学特征,知道了如何描述圆 周运动.知道了什么是向心加速度和向心加速度的计算公式,这节课我们再来学 习物体做圆周运动的动力学特征. 观察下面几幅图片, 并根据图做水流星实验,让学生自己体验实验中力的变 化, 考虑一下为什么做圆周运动的物体没有沿着直线飞出去而是沿着一个圆周运 动.

前三幅图可以看出物体之所以没有沿直线飞出去是因为有绳子在拉着物体, 而第四幅图是太阳系各个行星绕太阳做圆周运动是由于太阳和行星之间有引力 作用,是太阳和行星之间的引力使各个行星绕太阳在做圆周运动.如果没有绳的 拉力和太阳与行星之间的引力, 那么这些物体就不可能做圆周运动,也就是说做
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匀速圆周运动的物体都会受到一个力, 这个力拉着物体使物体沿着圆形轨道在运 动,我们把这个力叫做向心力. 复习导入 复习旧知 1.向心加速度:做匀速圆周运动的物体,加速度指向圆心,这个加速度称为向心 加速度.
v2 2.表达式:an= =rω2. r

3.牛顿第二定律:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加 速度的方向跟作用力的方向相同.表达式:F=ma. 推进新课 一、向心力 通过刚才的学习我们知道了向心力和向心加速度具有相同的方向, 都指向圆 心, 而且物体是在向心力的作用下做圆周运动,因此我们根据牛顿第二定律可知 向心力的大小为:
2? 2 v2 Fn=m an=m =m rω2=mr( ). T R

二.、实验:用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 (请同学们阅读教材 p23 页“实验”部分,思考下面的问题: ) 1.简述实验原理(怎样达到验证的目的). 2.实验过程中要测量哪些物理量(记录哪些数据)?

3.实验过程中产生误差的原因主要有哪些?

二、变速圆周运动和一般的曲线运动 引导 1:在刚才“做一做”的实验中,我们可以通过抡绳子来调节沙袋速度的大 小,这就给我们带来一个疑问:难道向心力能改变速度的大小吗?为什么?

22

引导 2:怎么分析研究一般的曲线运动? ① 做变速圆周运动的物体所受的力:

Ft :切向分力,它产生 Fn: 向心分力,它产生
② 处理一般曲线运动的方法:

加速度,改变速度的 加速度,改变速度的

. .

例题 1. 如图所示, 一圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动, 在圆盘上放置一木块,当圆盘匀速转动时,木块随圆盘一起运动,那么? ( ) A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心 B.木块受到圆盘对它的摩擦力.方向指向圆盘中心 C.因为木块与圆盘一起做匀速转动,所以它们之间没有摩擦力 D.因为摩擦力总是阻碍物体运动的,所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方 向与木块运动方向相反 例题 2.一根长为 L=1.0m 的细绳系一质量为 M=0.5kg 的小球,在光滑水平面上 匀速圆周运动,如图所示,小球转动的角速度为 ω =2πrad/s,试求 (1)小球的向心加速度 (2)绳中的拉力 【达标提升】 1.下列关于向心力的说法中,正确的是( A.物体由于做圆周运动产生了一个向心力 B.做匀速圆周运动的物体,其向心力为其所受的合外力 C.做匀速圆周运动的物体,其向心力不变 D.向心加速度决定向心力的大小 2.有长短不同、材料相同的同样粗细的绳子,各拴着一个质量相同的小球在光滑 水平面上做匀速圆周运动,那么( ) A.两个小球以相同的线速度运动时,长绳易断 B.两个小球以相同的角速度运动时,长绳易断 C.两个球以相同的周期运动时,短绳易断 D.不论如何,短绳易断 3.A、B 两质点均做匀速 圆周运动,mA∶mB=RA∶RB=1∶2,当 A 转 60 转时,B 正好转 45 转,则两质点所受向心力之比为多少? )

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作业布置:课本 P25 第 2.3 题 学习反思:

学科:物理 一.学习目标

睢宁县树人高级中学导学案 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:徐伯华 年级:高一 使用人:高一物理组成员 第八节 生活中的圆周远动

1.能定性分析火车转弯外轨比内轨高的原因 2.能定量分析汽车过拱形桥最高点与凹形桥最低点的压力问题 3.知道航天器中的失重的本质 4 知道离心运动及产生的条件,了解离心运动的应用和防止速度.

二.教学重点 1.理解向心力是一种效果力. 2.在具体问题中能找到是谁提供向心力的,并结合牛顿运动定律求解有关问 题. . 三.教学难点 1.具体问题中向心力的来源. 2.关于对临界问题的讨论和分析. 3.对变速圆周运动的理解和处理. 四.学法指导 探究、讲授、讨论、练习 五.课时安排:2 课时 【自主学习】 推进新课 (认真阅读教材 p26-p27,独立完成下列问题) 一、 铁路的弯道 (1)内外轨高度相同时,转弯所需的向心力由_____________力提供。 (2)外轨高度高于内轨,火车按设计速度行驶时,火车转弯所需的向心 力由________________提供。

24

如图示知 h , L,转弯半径 R,车轮对内外轨都无压力,质量为 m 的火车运行的速率 应该多大?

二、拱形桥 问题情境:质量为 m 的汽车在拱形桥上以速度 v 行驶,若桥面的圆弧半径为 R, 试画出受力分析图,分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力. ( 请学生独立画出汽车的受力图,推导出汽车对桥面的压力. )

引导:请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时,汽车的速度有多 大.当汽车的速度大于这个速度时,会发生什么现象?

合作交流:下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时,汽车对桥的压力比 汽车的重力大些还是小些?

三、航天器中的失重现象 从刚才研究的一道例题可以看出,当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时,如果车速 达到一定大小, 则可使汽车对桥面的压力为零. 如果我们把地球想象为特大的 “拱 形桥” ,则情形如何呢?会不会出现这样的情况;速度达到一定程度时,地面对车 的支持力是零? 这时驾驶员与座椅之间的压力是多少? 驾驶员躯体各部分之间的 压力是多少?他这时可能有什么感觉? 引导:假设宇宙飞船质量为 M,它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动,其 轨道半径近似等于地球半径 R,航天员质量为 m,宇宙飞船和航天员受到的地球 引力近似等于他们在地面上的重力.试求座舱对宇航员的支持力.此时飞船的速 度多大?通过求解.你可以得出什么结论?

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四、离心运动 引导:做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用,它会怎 样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力,它会怎样 运动呢?

合作交流: 请同学们结合生活实际, 举出物体做离心运动的例子. 在这些例子中, 离心运动是有益的还是有害的?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗?

例:一辆质量 m=2.0t 的小轿车,驶过半径 R=90m 的一段圆弧形桥面,重力加速 度 g=10m/s2.求: (1)若桥面为凹形,汽车以 20m/s 的速度通过桥面 最低点时,对桥面压力是多大? (2)若桥面为凸形,汽车以 l0m/s 的速度通过桥面 最高点时,对桥面压力是多大? (3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚 好没有压力。

【达标提升】 1.关于铁道转弯处内外铁轨间有高度差,下列说法中正确的是( A. 可以使火车顺利转弯,减少车轮与铁轨间的摩擦 B. 火车转弯时,火车的速度越小,车轮对内侧的铁轨侧向压力越小 C. 火车转弯时,火车的速度越大,车轮对外侧的铁轨侧向压力越大 D. 外铁轨略高于内铁轨,使得火车转弯时,由重力和支持力的合力提供了部分 向心力 )

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2.汽车以—定速率通过拱桥时,下列说法中正确的是 A.在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力 B.在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力 C.在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力 D.汽车以恒定的速率过桥时,汽车所受的合力为零

(

)

3. 如图 1 所示,在高速公路的拐弯处,路面筑得外高内低,即当车向左拐弯时, 司机右侧的路面比左侧的要高一些,路面与水平面间的夹角为 θ。设拐弯路段是 半径为 R 的圆弧,要使车速为 v 时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向) 摩擦力等于 0,θ 应等于( A. arcsin ) C.

v2 Rg

B. arctan

v2 Rg

1 2v 2 arcsin 2 Rg

D. arc cot

v2 Rg
)

θ 图1

4. 在下列情况中,汽车对凸形桥顶部的压力最小的是( A.以较小的速度驶过半径较大的桥; B.以较小的速度驶过半径较小的桥; C.以较大的速度驶过半径较大的桥: D.以较大的速度驶过半径较小的桥.

5.一辆汽车匀速通过一座圆形拱桥后,接着又匀速通过圆弧形凹地.设圆弧半 径相等,汽车通过桥顶 A 时,对桥面的压力 NA 为车重的一半,汽车在弧形地 最低点 B 时,对地面的压力为 NB,则 NA:NB 为__________. (补充题)6.如图所示,长度为 L=1.0m 的绳,系一小球在竖直面 内做圆周运动,小球的质量为 M=5kg,小球半径不计,小球在 通过最低点的速度大小为 v=20m/s,试求: (1)小球在最低点所受绳的拉力 (2)小球在最低的向心加速度

作业布置:课本 P29 第 3 题 学习反思:

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睢宁县树人高级中学导学案
学科:物理 2012 一 2013 学年度第二学期 编写人:徐伯华 年级:高一 使用人:高一年级物理组成

第六章万有引力与航天
6.1《行星的运动》导学案
【学习目标】 1.了解人类对行星运动规律的认识历程。 2.知道开普勒行星运动定律极其科学价值。 3.了解开普勒定律中的 k 值的大小只与中心天体有关。 4.了解处理行星运动问题处理的基本思路。 【学习重点】 人类对行星运动规律的认识历程以及开普勒行星运动定律 【学习难点】 对开普勒行星运动定律的理解和应用 【课时安排】1 课时 【学习过程】 一、 古代对行星运动规律的认识 【问题导学】 阅读教材 P32 第一段、P33 科学足迹,回答下列问题: 1. 古代人们对天体运动存在哪些看法? 2. 什么是“地心说”?什么是“日心说”? 3. 那种学说通知地位时间长?为什么? 4. 两种学说争论的结果是什么?“日心说”为什么能战胜“地心说”? 5. “日心说”的观点是否正确? 6.根据前四问的回答,在下列表格中总结“地心说” 、 “日心说”的相关内容: 代表人 物 内 容 局限性

28

地 心 说 日 心 说

是宇宙的中心, 而且是静止不动的, 都把天体的运动看得很神圣, 太阳、 月亮以及其他行星都绕 运动。 认为天体的 运动必然 是最完 美、最和谐的 运动,

是宇宙的中心, 而且是静止不动的, 但计算所得的数据和丹麦天文 地球和其他行星都绕 运动。 学家 的观测数据不符。 开普勒行星运动定律

二、

【问题导学】 阅读教材 P32 段二段——P33 最上边,回答下列问题: 1.古人认为天体做什么运动? 2.开普勒认为行星做什么运动?他是怎样得出这一结论的?

3.开普勒定律从哪些方面描述行星绕太阳的运动规律?具体内容是什么?完成 列表格。 定 律 内 容 运动的轨道都是 上。 , 公式或图示

开 普 勒 第 一 定 所有行星绕 律 (轨道定律) 在 的一个

开 普 勒 第 二 定 对任意行星来说,它与太阳的连线在 律 (面积定律) 开 普 勒 第 三 定 所有行星的轨道的 律 的二次方的比值 =k 动手实践 可以用一条细绳和两图钉来画椭圆.如图所示,把白纸铺在 木板上,然后按上图钉.把细绳的两端系在图钉上,用一枝 铅笔紧贴着细绳滑动,使绳始终保持张紧状态.铅笔在纸上 画出的轨迹就是椭圆,图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦 点.
29



扫过



的三次方跟它的 。 数学表示:

【深入探究】 1.在画出的椭圆中,指出两个焦点的位置、标出半长轴。 2.椭圆上任意一点到两个焦点的连线有何特征?
F1 F
22

问 1 如图所示,行星沿着椭圆轨道运行,太阳位于椭圆的一个焦点上。行星在 A、C、D 点运动速率的大小比较?

由此得出,同一行星在绕太阳做椭圆轨道、变速运动时: 离太阳越近,行星运动速率越 离太阳越远,行星运动速率越 近日点速率 ; 远日点速率 。 。 。

问 2 开普勒第三定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量

a 关系 T
吗?

3 2

?k
,比值 k 是一个与行星无关的常量,你能猜想出它可能跟谁有关

说明:开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动,也适用于卫星绕着地球转,K 是一个与行星质量无关的常量,但不是恒量,在不同的星系中,K 值不相同。 K 与中心天体有关。 【深入探究】 事实上,行星的轨道与圆十分接近,在要求不是很严格的条件下,我们可以 近似按照圆轨道处理。 按圆轨道处理天体运动时,结合开普勒关于天体运动的三 条定律,我们可以从轨道、运动速率、运动周期三方面得到关于天体运动近似处 理的定律,具体表述为:

【课堂小结】

30

【自我测评】 (A 级)1.16 世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过 40 多年的天文观测 和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看存在缺陷 的是( )

A.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B. 地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球绕地球做匀速圆周运动的卫星, 它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动 C.天穹不转动,因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的 现象 D.与日地距离相比,其他恒星离地球十分遥远,比日地间的距离大的多 (A 级)2.下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是( A、所有行星绕太阳运动的轨道都是圆 B、行星轨道的半长轴越长,自转周期就越大 C、所有行星的公转周期与行星的轨道的半径成正比 D、海王星离太阳“最远” ,绕太阳运动的公转周期最长 (A 级)3.理论和实践证明,开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且 对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。下面对于开普勒第三定律的公式 r3/ T2=k,下列说法正确的是( ) )

A、公式只适用于轨道是椭圆的 B、式中的 K 值,对于所有行星(或卫星)都相等 C、式中的 K 值,只与中心天体有关,与绕中心天体旋转的行星(或卫星) 无关 D、若已知月球与地球之间的距离,根据公式可求出地球与太阳之间的距离 (A 级)4.把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周,由火星和地球绕太阳运动 的周期之比可求得( )

A.火星和地球的质量之比 B.火星和太阳的质量之比 C.火星和地球到太阳的距离之比 D.火星和地球绕太阳运行速 度大小之比 (A 级)5.某人造卫星运行时,其轨道半径为月球(月球公转周期为 27.32 天)
31

轨道半径的 1/3,则此卫星运行周期大约是 ( ) A.3——5 天 B.5——7 天 C.7——9 天 D.大于 9 天 (A 级)6.如图 6-1-1 为某行星绕太阳运动的轨道。关于太阳位置的描述正确的 的说法是( ) A.太阳的位置在 O 点 B.太阳的位置一定在 C1 点 焦 焦 C.太阳的位置在 C1、C2 两点中的其中一点 点 C C O 点 D.太阳的位置可以在 C1、O、C2 任意一点 ( B 级) 7. 两颗行星的质量分别为 m1和m2 ,绕太阳运行的轨道半长轴分别为
r1和r2 ,则它们的公转周期之比为(
1 1

) C、
r13 r23

A、 无法确定

r1 r2

r3 B、13 r2

D、

11 (B 级)8 .地球公转运行的轨道半径 R ? 1.49 ? 10 m ,若把地球公转周期称为 1 12 年,那么土星运行的轨道半径 R ? 1.43? 10 m ,其周期多长?

(B 级)9.木星绕太阳运动的周期为地球绕太阳运动周期的 12 倍,则木星绕太 阳运动轨道的半长轴是地球绕太阳运动轨道的半长轴的多少倍?

【作业布置】P36.第 1、2 题 【反思小结】

§6.2 《太阳与行星间的引力》 学科:物理 【学习目标】 1、了解关于行星绕太阳运动的不同观点和引力思想形成的历程。 2、在开普勒行星运动定律、匀速圆周运动知识和牛顿运动定律的基础上,推导 得到太阳与行星间的引力,促进学生对此规律有初步理解。
32

编写人:徐伯华

年级:高一

使用人:高一年级组成员

【学习重点】 据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式, 记住推 导出的引力公式。 【学习难点】 太阳与行星间的引力公式的推导过程。 【课时安排】1 课时 【复习回顾】 开普勒行星运动定律 第一定律: 第二定律: 第三定律:

【学习过程】
一、 太阳对行星的引力 1.行星在圆轨道上运动是否需要力?这个力是什么力提供的? 2.设行星的质量为 m,速度为 v,行星到太阳的距离为 r,则行星绕太阳做匀速 圆周运动,写出行星需要的向心力表达式,并说明式中符号的物理意义。

3.行星运动的线速度 v 与周期 T 的关系式如何?天文观测难以直接得到行星的 速度 v,但可以得到行星的公转周期 T,写出用 T 表示向心力的表达式。

4.不同的行星公转周期 T 是不同的,就供需关系来说,引力 F 跟太阳与行星间 的距离 r 关系中是否应该出现行星的公转周期 T ?选择什么公式实现数学代 换?

5.从我们推导的这个式子可以看到,等号右边除了 m,r 以外,其余都是常量,对 任何行星来说都是相同的。因而可与说太阳对行星的引力 成正比,也就是 。
33



点评:通过对上述问题的研究,我们应了解物理问题的一般处理方法:抓住主 要矛盾,忽略次要因素,大胆进行科学猜想,体会科学研究方法对人们认识自 然的重要作用。 二、行星对太阳的引力 根据牛顿第三定律,行星对太阳的引力满足的关系是: 三、太阳与行星间的引力 1.利用太阳对行星的作用力和行星对太阳的作用力的关系, 猜想出太阳与行星间 的作用力与 M,m,r 的关系?

2.对公式的说明: 1) 公式表明, 太阳与行星间的引力大小, 与 正比,与 成反比。 2)式中的 G 是比例常数,与太阳行星都 3)太阳与行星间引力的方向沿着 。 。 成

4)我们沿着牛顿的足迹,一直是在已有的观测结果(开普勒行星运动规律) 和理论引导(牛顿运动定律)下进行推测和分析,观测结果仅对“行星绕太阳 运动”成立,这还不是万有引力。

引导学生就课本第 38 页“说一说”栏目中的问题进行讨论,
【自我测评】

(A 级)1、下面关于太阳对行星的引力说法中正确的是( ) A.太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离成反 比 C.太阳对行星的引力是由实验得出的 D. 太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运行定律和行星绕太阳做匀速圆周 运动的规律推导出来的 (A 级)2、下列关于行星对太阳的引力的说法中正确的是( ) A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力 B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比,与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比,与行星距太阳的距离成反比 (B 级)3、下列说法正确的是( )
34

m v2 A.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式 F= ,这个关系式 r
实际上是牛顿第二定律,是可以在实验室中得到验证的 B.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式 v ?
2?r ,这个关系式 T

实际上是匀速圆周运动的一个公式,它是由速度的定义式得来的

r2 C.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式 2 ? R ,这个关系式 T
是开普勒第三定律,是可以在实验室中得到证明的 D.在探究太阳对行星的引力规律时,使用的三个公式,都是可以在实验室中 得到证明的 (B 级)4、关于太阳对行星的引力,下列说法中正确的是( )
v2 , r

A.太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力,因此有 F引=m 由此可知,太阳对行星的引力 F 引与太阳到行星的距离 r 成反比 B.太阳对行星的引力提供行星绕太阳运动的向心力,因此有 F引=m 可知,太阳对行星的引力 F 引与行星运动速度平方成正比

v2 ,由此 r

C.太阳对不同行星的引力, 与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离的 二次方成反比 D.以上说法均不对 (B 级)5、关于太阳与行星间的引力,下列说法中正确的是( A.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对平衡力 B.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力的关系 C.太阳与行星间的引力大小与太阳的质量、行星的质量成正比,与两者的 距离的平方成反比 D.以上说法均不对 【反思小结】 )

6.3 万有引力定律
学科:物理 【学习目标】 1.理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律。
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编写人:徐伯华

年级:高一

使用人:高一年级组成员

2.知道任何物体间都存在着万有引力,且遵守相同的规律。 3.万有引力定律的应用。 【学习重点】 对万有引力定律的理解和应用。 【学习难点】 1.对万有引力定律的理解和应用。 2.使学生能把地面上的物体所受的重力与天体间的引力是同性质的力联系起来。 【课时安排】1 课时 【学习过程】 一、 预习导学(认真阅读教材,思考下列问题)
Mm 。知道了行星为什 r2 么能够绕太阳运转而不会飞离太阳。那么大家想到过,是什么力使得地面的物体 不能离开地球, 总要落回地面呢?地球吸引物体的力与地球和太阳间的引力是同 种性质的力吗?还有, 月球能够绕地球运转,说明月球与地球之间也一定存在着 相互作用力, 这个拉住月球使它绕地球运转的力与地球对物体的引力是同一种力 吗?

上节课我们推导出了太阳与行星间的引力规律,即 F ? G

二 、合作探究 1、月—地检验 (阅读教材 P36 页,完成下面问题) “月—地检验”要检验什么?如何检验?(已知月球轨道半径为地球半径的 60 倍,R 地球=6400km,月球公转周期 27.3 天) (1)检验目的:维持月球绕地球运动的力与地球上苹果下落的力是否为同一种 力。 (2)检验方法:由于月球轨道半径约为地球半径的 60 倍。则月球轨道上物体受 到的引力是地球上的 。 根据 ,物体在月球轨道上运动时的 加速度(月球公转的向心加速度)应该是它在地面附近下落时的加速度(自由落 体加速度) 的 1 。 计算对比两个 就可以分析验证两个力是否为同一性质的力。
602

(3)结论:加速度关系也满足“平方反比”规律。证明两种力为 力。 2、万有引力定律 引导:学生阅读教材,思考问题:



(1)、把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从 的规律推广到宇宙万物之间,你觉得合适吗?发表自己的见解。 (2)什么是万有引力?并举出实例。

36

(3)万有引力定律的数学表达式如何?表达式中各个物理量的含义及单位是什 么? 3、引力常量 引导学生阅读教材,思考问题: (1) 、测定引力常量有何意义?

(2)、引力常量是由哪位物理学家测出的,它的数值是多大?

做一做:下面我们粗略的来计算一下两个质量为 50kg,相距 0.5m 的人之间的引 力。

四、重力与万有引力的关系 问题 1:已知地球的质量 M,地球的半径 R,求:球地球表面的重力加速度 g。 (不 考虑地球的自转) 问题 2.考虑地球自转时,万有引力和重力的关系?

【课堂小结】

【自我测评】

A 级 1.万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律。以 下说法正确的是( ) A. 物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的 B. 人造地球卫星离地球越远,受到地球的万有引力越大 C. 人造地球卫星绕地球运行的向心力由地球对它的万有引力提供 D. 宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用 B 级 2.要使两物体间的万有引力减小到原来的 1/4,下列办法不可采用的是

37



) A.使两物体的质量各减小一半,距离不变 B.使其中一个物体的质量减小到原来的 1/4,距离不变 C.使两物体间的距离增为原来的 2 倍,质量不变 D.使两物体间的距离和质量都减为原来的 1/4

A 级 3.关于万有引力定律的正确说法是(



A.天体间万有引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离成反比 B.任何两个物体都是相互吸引的, 引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正 比,跟它们的距离的平方成反比 C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比 D.万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用 A 级 4.关于万有引力定律的适用范围,下列说法中正确的是 A.只适用于天体,不适用于地面物体 B.只适用于球形物体,不适用于其他形状的物体 C.只适用于质点,不适用于实际物体 D.适用于自然界中任意两个物体之间 ( )

A 级 5.如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( A.行星同时受到太阳的万有引力和向心力 B.行星受到太阳的万有引力,行星运动不需要向心力 C.行星受到太阳的万有引力与它运动的向心力不等 D.行星受到太阳的万有引力,万有引力提供行星圆周运动的向心力 A 级 6、 (双项)在万有引力定律的公式 F ?
Gm1 m 2 中,r 是 r2



(

)

A.对星球之间而言,是指运行轨道的平均半径 B.对地球表面的物体与地球而言,是指物体距离地面的高度 C.对两个均匀球而言,是指两个球心间的距离 D.对人造地球卫星而言,是指卫星到地球表面的高度 C 级 7、火星的半径是地球半径的一半,火星的质量约为地球质量的 1/9;那么 地球表面 50 kg 的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸 引力的________倍.

【作业布置】P41.第 2、3 题
38

【反思小结】

6.4 万有引力理论的成就
学科:物理 【学习目标】 1.进一步理解万有引力与重力的关系并简单应用。 2、了解万有引力定律在天文学上的应用 3、会用万有引力定律计算天体的质量和密度 4、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法 【学习重点】 1. 万有引力与重力的关系。 2. 会用已知条件求中心天体质量。 【学习难点】 根据已有条件求中心天体的质量。 【课时安排】1 课时 【复习回顾】 1、 请同学们回顾前面所学匀速圆周运动的知识, 然后写出向心加速度的三种表达 形式? 编写人:薛霜霜 年级:高一 使用人:高一年级组成员

2、上节我们学习了万有引力定律的有关知识,现在请同学们回忆一下,万有引 力定律的内容及公式是什么?公式中的 G 又是什么?

【学习过程】 一、 “科学真实迷人” (认真阅读教材,回答下列问题) 引导:求天体质量的方法一:是根据重力加速度求天体质量 , 即引力 = 重力 mg=GMm/R2 1、推导出地球质量的表达式,说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量
39

地球的重量”?

2、设地面附近的重力加速度 g=9.8m/s2, 地球半径 R =6.4×106m, 引力常量 G=6.67 -11 2 2 ×10 Nm /kg ,试估算地球的质量。 (写出解题过程。 )

3、推导出估算地球密度的计算公式?

【拓展探究】计算重力加速度 已知地球的半径为 R,地球的质量为 M,引力常量为 G, (1)在忽略地球自转时计算地球表面加速度 g (2)计算地球上空距地面 h 处的重力加速度 g’

二、计算天体的质量 (学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容,同时考虑下列问题) 引导:求天体质量的方法二:是根据天体的圆周运动,即其向心力由万有引力提 供, 1、应用万有引力定律求解中心天体质量的基本思路是什么? 2、根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?

3、应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有几种 表达式?各是什么?

4、应用此方法能否求出环绕天体的质量?

例题:把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,平均半径为 1.5×1011 m,已知引 力常量为:G=6.67×10-11 N·m2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少千克?(结 果取一位有效数字,写出规范解答过程)

三、发现未知天体 (请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容,考虑以下问题) 1、应用万有引力定律除可估算天体质量外,还可以在天文学上有何应用?
40

2、应用万有引力定律发现了哪些行星?

3、怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?发表你的看法。 (交流讨论) 例题:下列说法正确的是( A B C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道,其原因是由于天

D 【课堂小结】

【自我测评】 B 级 1.地球公转的轨道半径是 R1,周期是 T1,月球绕地球运转的轨道半径是 R2, 周期是 T2,则太阳质量与地球质量之比是 ( )
R13T12 A. 3 2 R2 T2 R13T22 B. 3 2 R2 T1 R12T22 C. 2 2 R2 T1 R12T13 D. 2 3 R2 T2

A 级 2. 把太阳系各行星的轨迹近似的看作匀速圆周运动,则离太阳越远的行星, 写列说法错误的是( ) A.周期越小 B.线速度越小 C.角速度越小 D.加速度越小 B 级 3.一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的 4 倍,则这 颗小行星运转的周期是( ) A.4 年 B.6 年 C.8 年 8/9 年 A 级 4.下面说法错误的是( ) A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 C.天王星的运动轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道,其原因是由 于天王星受到 轨道外面其他行星的引力作用 D.冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 A 级 5、 (多项选择) 利用下列哪组数据,可以计算出地球的质量(已知引力常 量 G) ( ) A. 已知地球的半径 R 和地面的重力加速度 g B. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 r 和线速度 v C. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 r 和周期 T
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D. 以上说法都不正确 B 级 6、设地球表面重力加速度为 g0,物体在距离地心 4R(R 是地球的半径)处, 由于地球的作用而产生的加速度为 g,则 g/g0 为( ) A.1 B.1/9 C.1/4 D.1/16 B 级 7.假设火星和地球都是球体,火星质量 M 火和地球质量 M 地之比为 M 火/M 地= p,火星半径 R 火和地球半径 R 地之比为 R 火/R 地=q,那么火星表面处的重力加速 度 g 火和地球表面处的重力加速度 g 地之比 g 火/g 地等于( ) A.p/q2 B.pq2 C.p/q D.pq C 级 8.通过天文观测到某行星的一个卫星运动的周期为 T,轨道半径为 r,若把 卫星的运动近似看成匀速圆周运动,试求出该行星的质量.

【作业布置】P43.第 1、3 题 【反思小结】

6.5 宇宙航行
学科:物理 【学习目标】 1、初步掌握人造卫星的发射、运行、回收知识。 2、了解人造卫星的有关知识,正确理解人造卫星做圆周运动时,各物理量之间 的关系。 3、知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度 【学习重点】 1、卫星的运行、同步卫星 2、第一宇宙速度的推导过程。 【学习难点】 1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。 2、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。 3、环绕速度与轨道半径的关系。 【课时安排】2 课时 【学习过程】 第一课时 【复习回顾】 计算天体质量的方法: 编写人:薛霜霜 年级:高一 使用人:高一年级组成员

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【新课教学】 一、牛顿的设想 (认真阅读教材,回答下列问题) 引导 1:牛顿对人造卫星原理是怎样描绘的?

引导 2:人造卫星绕地球运行的动力学原因是什么? 人造卫星在绕地球运行时, 只受到地球对它的万有引力作用,人造卫星作圆周运 动的向心力由 提供。 二、卫星运行轨道 人造卫星的可能稳定运行轨道:

1、人造卫星的特点有哪些: 2、人造卫星的运行速度 设地球质量为 M,卫星质量为 m,轨道半径为 r,由于万有引力提供向心力,则 人造卫星的运行速度表达式:

拓展:人造地球卫星的周期、线速度、角速度、向心加速度与轨道半径的关系?

三、地球同步卫星(通讯卫星) 1、同步卫星定义: 2、同步卫星距离地面的高度求解方法?(学生分析)

3、要发射同步卫星,要满足以下条件: (1) (2) (3)
43

四、卫星的发射和变轨 A级 如图所示,是某次发射人造卫星的示意图。人造卫星先在近地的圆周轨 道 1 上运动,然后改在椭圆轨道 2 上运动,最后在圆周轨道 3 上 运动。a 点是轨道 1、2 的交点,b 点是轨道 2、3 的交点.人造卫星在 轨道 1 上的速度为 v1,在轨道 2 上 a 点的速度为 v2a,在轨道 2 上 b 点 的速度为 v2b,在轨道 3 上的速度为 v3,则以上各速度的大小关系 是:( ) A.v1>v2a>v2b>v3 C.v2 a>v1>v3 >v2b 【课堂小结】 B.v1 < v2a < v2b < v3 D.v2 a>v1>v2b>v

【自我测评】 B 级 1、两个质量相等的人造地球卫星 a、b 绕地球运行的轨道半径 ra=2rb,下列 说法中正确的是:( ) A、由公式 F=
m v2 可知,卫星 a 的向心力是 b 的 1/2, r

B、由公式 F=G C、由公式 F=m

Mm 可知,卫星 a 的向心力是 b 的 1/4, r2
v2 可知,卫星 a 的向心力是 b 的 2 倍, r

D、以上说法都不对。 A 级 2.人造地球卫星的轨道半径越大,则( ) A.速度越小,周期越小 B.速度越小,周期越大 C.速度越大,周期越小 D.速度越大,周期越大 A 级 3.气象卫星是用来拍摄云层照片,观测气象资料和测量气象数据的。我国先 后自行成功研制和发射了 "风云一号"和"风云二号"两颗气象卫星,"风云一号" 卫星轨道与赤道平面垂直,通过两极,每 12 小时巡视一周,称为"极地圆轨道", " 风云二号 " 气象卫星轨道平面在赤道平面内,称为 " 地球同步轨道 " ,则 : ( ) A.“风云一号”比"风云二号"的发射速度大 B.“风云一号”比"风云二号"的线速度大 C.“风云一号”比"风云二号"的运动周期大 D. “风云一号”比"风云二号" 的向心加速度大 B 级 4.1998 年 1 月发射的“月球勘探者号”空间探测器,运用最新科技手段对 月球进行近距离勘探, 在月球重力分布、磁场分布及元素测定等方面取得了最新
44

成果.探测器在一些环形山中发现了质量密集区,当飞越这些质量密集区时,通 过地面的大口径射电望远镜观察, “月球勘探者号”的轨道参数发生了微小的变 化,这些变化是( ) A、半径变小 B、半径变大 C、速率变小 D、速率变大 A 级 5.启动卫星的发动机使其速度加大, 待它运动到距离地面的高度比原来大的 位置, 再定位使它绕地球做匀速圆周运动成为另一轨道的卫星,该卫星后一轨道 与前一轨道相比:( ) A.速度增大 C.角速度增大 【反思小结】 B.周期减小 D.加速度减小

第二课时 【复习回顾】 人造地球卫星的周期、线速度、角速度、向心加速度与轨道半径的关系

一、 第一宇宙速度的推导 【思考】抛出的石头会落地,为什么卫星、月球没有落下来? 1.平抛物体的速度逐渐增大,物体的落地点如何变化? 2.速度达到一定值后,物体能否落回地面? 3.若不能,此速度必须满足什么条件? 4.若此速度再增大,又会出现什么现象?

5.此抛出的物体速度增大何种程度才能绕地球做圆周运动?(已知地球半径为 6400km)

总结:1、第一宇宙速度是人造卫星在地面附近 的速度,所以也称为环绕速度。 大小: 意义:
45

注意: 2、第二宇宙速度 大小: 意义:使卫星挣脱 也称为脱离速度。 (3)第三宇宙速度 大小: 意义:使卫星挣脱

。 的束缚,成为绕

运行的人造行星的最小发射速度,

。 束缚的最小发射速度,也称为逃逸速度。

思考:利用所学知识,能否用其他方法推导第一宇宙速度的表达式?

例题 1、有两颗人造卫星,都绕地球做匀速圆周运行,已知它们的轨道半径之比 r1:r2=4:1,求这颗卫星的:⑴线速度之比;⑵角速度之比;⑶周期之比;⑷ 向心加速度之比。

【例题 2】 地球半径为 6400km, 在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星 3 速度为 7.9×10 m/s,则周期为多大?

交流与讨论:能否发射一颗周期为 80min 的人造地球卫星并说明原因?

3、梦想成真 引导:探索宇宙的奥秘,奔向广阔而遥远的太空,是人类自古以来的梦想,那么 梦想成真了吗?请同学们阅读教材“梦想成真”部分,了解相关内容。 【课堂小结】 【自我测评】 B 级 1.有两颗质量相同的人造卫星 A、B,其轨道半径分别为 RA、RB,RA∶RB=1∶ 4,那么下列判断中正确的有( ) A.它们的运行周期之比 TA∶TB=1∶4 B.它们的运行线速度之比 vA∶vB=4∶1 C.它们所受的向心力之比 FA∶FB =4∶1 D.它们的运行角速度之比ω A∶ω B=8∶1 A 级 2.关于人造卫星,下列说法中不可能的是 ( ) A.人造卫星环绕地球运行的速率是 7.9km/s B.人造卫星环绕地球运行的速率是 5.0km/s
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C.人造卫星环绕地球运行的周期是 80min D.人造卫星环绕地球运行的周期是 200min A 级 3.设第一、第二、第三宇宙速度分别是 v1、v2、v3,则 ( A.v1=7.9 km/s,7.9 km/s<v2≤11.2km/s, 11.2km/s<v3≤16.7km/s B.7.9 km/s≤v1<11.2km/s,v2=11.2 km/s, 11.2km/s<v3≤16.7km/s C. 7.9 km/s≤v1<11.2km/s,11.2km/s≤v2<16.7km/s v3=16.7 km/s, D.v1=7.9 km/s, v2=11.2km/s,1v3=16.7km/s A 级 4.人造地球卫星围绕地球作匀速圆周运动,其速率( ) A.一定等于 7.9 km / s B.一定大于 7.9 km / s

)

C.等于或小于 7.9 km / s D.介于 7.9~11.2 km / s 之间 B 级 5.在发射地球同步卫星的过程中,卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ,然后在 Q 点通 过改变卫星速度,让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则: ( ) A.该卫星的发射速度必定大于11.2km/s B.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s C.在轨道Ⅰ上,卫星在P点的速度大于在Q点的速度 D.卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ A 级 6.2004 年 10 月 19 日,中国第一颗业务型同步气象卫星——“风云 二号 C”发射升空,并进入预定轨道。下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述, 正确的是:( ) A.速度介于7.9km/s与11.2km/s之间 B.周期小于地球自转周期 C.加速度小于地面重力加速度 D. 处于平衡状态 C 级 7、一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行,已知卫星 的第一宇宙速度是 v1=7.9km/s,地球表面重力加速度为 g=10m/s2, 求: (1)这颗卫星运行的线速度多大? (2)它绕地球运动的向心加速度多大?
Ⅰ P 地 Q Ⅱ

【反思小结】

47

6.6 经典力学的局限性
学科:物理 【学习目标】 1. 牛顿运动定律的适用范围。 2. 高速运动的物体,速度和质量之间的关系。 【学习重点】 牛顿运动定律的适用范围。 【学习难点】 高速运动的物体,速度和质量之间的关系。 【课时安排】1 课时 【复习回顾】 牛顿运动定律: 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 万有引力定律: 编写人:薛霜霜 年级:高一 使用人:高一年级组成员

【学习过程】 一 、从低速到高速 1. 物体的质量与运动速度有关 在经典力学中,物体的质量是不随运动状态改变的。但是,按照爱因斯坦建 立的狭义相对论, 质量要随物体运动速度的增大而增大。物体的质量与运动速度 的关系是 式中 m0 是物体 是 物 体 的速度 度 。 可见,当 v<<c 时,m≈m0;当 v 趋近于 c 时,m 趋近于无穷大。因此,当 , 经典力学完 全适用 ; 当物体的速 ,经典力学就不适用了。 质量,m 是物体 时的质量,c

例 1. 地球以 3×104m/s 的速度绕太阳公转时,它的质量增大到静止质量的多 少倍?如果物体的速度达到 0.8c (c 为真空中的光速),它的质量增大到静止质 量的多少倍?

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2. 经典力学中速度叠加原理不再成立 一条河流中的水以相对河岸的速度 v 水岸流动, 河中的船以相对于河水的速度 v 船水顺流而下.在经典力学中,船相对于岸的速度即为 v 船岸=v 船水+v 水岸。 经验告诉我们,这简直是天经地义的.但是,仔细一看,这个关系式涉及两 个不同的惯性参考系,而速度总是与位移 ( 空间长度 ) 及时间间隔的测量相联 系.在牛顿看来,位移和时间的测量与参考系无关,正是在这种时空的观念下, 上式才成立.然而,相对论认为,同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系 中是不同的,因而上式不能成立,经典力学也就不再适用了。 二、从宏观到微观 问题 1:同学们阅读教材“从宏观到微观”部分,并思考经典力学是适用于宏观 物体还是微观物体? 问题 2:相对论和量子力学的出现,是否表示经典力学失去了意义?

三、从弱引力到强引力 问题 1:实际的天文观测,行星的运行轨道并不是严格闭合的,它们的近日点在 不断地旋进.经典力学的解释令人满意吗?用什么理论来圆满地进行了解释?

问题 2:历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么?

总结:牛顿运动定律的适用范围?

【自我测评】 A 级 1.关于经典力学和狭义相对论,下列说法中正确的是( 的光速)



A.经典力学只适用于低速运动,不适用于与高速运动(速度接近于真空中 B.狭义相对论只适用于高速运动(速度接近于真空中的光速) ,不适用于低 速运动 C.经典力学既适用于低速运动,也适用与高速运动(速度接近于真空中的 光速) D.狭义相对论既适用于高速运动(速度接近于真空中的光速) ,也适用于低

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速运动 A 级 2.相对论告诉我们,物体运动时的质量与其静止时的质量相比: ( A.运动时的质量比静止时的质量大 B.运动时的质量比静止时的质量小 C.运动时的质量与静止时的质量相等 D.是两个不同的概念无法比较 A 级 3. 经典力学不能适用下列哪些运动( A.火箭的发射 B.宇宙飞船绕地球的运动 C.“勇气号”宇宙探测器 )



D.微观粒子的波动性 A 级 4.日常生活我们并没发现物体的质量随物体的运动的速度变化而变化, 其原 因是( ) A.运动中物体无法称量质量 B.物体的速度远小于光速,质量变化极小 C.物体的质量太大 D.物体的质量不随速度的变化而变化 A 级 5.以下关于物体的质量的说法中正确的是( )

A.质量是物体固有的属性,其大小与物体运动的速度无关 B.只有当物体运动的速度远小于光速时,才可以认为质量不变 C.只有当物体运动的速度远小于光速时,物体的质量才增大 D.物体速度大,说明受力大,同时物体的质量也增大 A 级 6、相对论给出了物体在 状态下所遵循的规律,量子力学给出 了 世界所遵循的规律, 爱因斯坦引力理论解决了 作用下的相 关问题,而经典力学只适用于 ,不适用 于 。 【反思小结】

第七章机械能守恒定律

7.1 追寻守恒量
学科:物理 【学习目标】
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编写人:薛霜霜

年级:高一

使用人:高一年级组成员

1.理解动能、势能及能量的概念与意义。 2.了解守恒思想的重要性,守恒关系是自然界中十分重要的关系。 【学习重点】 理解动能、势能,体会能量转化和守恒的普遍性。 【学习难点】 在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。 【课时安排】1 课时 【学习过程】 引入: 德国物理学家诺贝尔物理学奖获得者劳厄曾说过:物理学的任务是发现普 遍的自然规律,因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变 性,所以对于守恒量的寻求不仅是合理的,而且也是极为重要的研究方向。既然 如此,这节课我们就共同学习“追寻守恒量”一节。

一、能量的概念 问题1:在伽利略的理想实验中,小球从光滑的斜面A上从高为 h1 处由静止滚 下,滚上另一光滑的斜面B,速度变为零时的高度为 h2,h1 和 h2的大小关系怎 样? 问题二:如果斜面 B 比斜面 A 陡些或缓些,小球总会在斜面上的某点停下来,这 点距斜面低端的竖直高度与它出发时的高度相同吗?

问题三:通过实验,如果忽略摩擦力这个干扰因素,可推断出此过程中隐含这某 种守恒量,此守恒量是什么? 二、势能、动能的概念 问题一、小球从斜面 A 的某一高度由静止滚下,并运动到斜面 B 的同一高度,在 这个过程中小球的速度和高度是如何变化的?

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总结归纳: 势能: 动能: 问题二、在“伽利略斜面实验”中小球能量是怎样转化的? 思考、举出生活中的一个例子,说明不同形式的能量之间可以相互转化。你的例 子是否向我们提示,转化过程中能的总量保持不变? 例题:以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。在这个例子中 是否存在着能的总量保持不变? 【自我测评】 A 级 1.相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做 物 体由于运动而具有的能量叫做 。 A 级 2. 向上抛出去一个物体,在物体上升过程中,它的 能在减小 能在增加;当物体到最高点时, 能有最大值, 能有最小值, 当物体开始下降后, 能将转化成 能,如果不考虑空气阻 力,整个过程中,物体的 将保持不变(又说守恒) A 级 3.伽利略的斜面实验反映了一个重要事实: 如果空气阻力和摩擦力小到可以 忽略不计,小球必将准确地终止于同它开始点相同的点,绝不会更高一点,这说 明,小球在运动过程中有一个“东西”是不变的,这个“东西”是( ) A 弹力 B 速度 C 势能 D 能量 B 级 4.(双项)与物体的重力势能有关的因素是( ) A 物体的质量 B 物体的速度 C 物体和参考平面之间的高度差 D 物体的几何尺寸大小 A 级 5.在伽利略的斜面实验中, 如果空气阻力和摩擦阻力不能忽略不计,则下列 说法正确的是( ) A 动能和势能之和仍然守恒 B 动能和势能之和将增大 C 动能和势能之和将逐渐减小,但总能量还是守恒 D 以上说法均不正确 A 级 6、诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说:有一个事实,如果你愿意也可以说是 一条定律,支配着至今所知的一切现象??这条定律就是( ) A、牛顿第一定律 B、牛顿第二定律 C、牛顿第三定律 D、能量守恒定律 A 级 7 .如所示的伽利略的斜面理想实验中(斜面光滑) ,以下说法正确的是 ( ) A.小球从 A 到 B 运动的过程动能保持不变 B.小球从 A 到 B 运动的过程势能减少 A C.只有小球从 B 到 C 运动的过程中动能和势能的总和不变 D.小球在斜面 CD 上运动的最大距离等于 AB B C B 级 8、 (双项)在伽利略实验中,小球从斜面 A 上离斜面底端 h 高处滚下 图 5- 1 斜面,通过最低点后继续滚上另一个斜面 B,小球最终会在斜面 B 上某点停下来 而后又下滑,这点距斜面底端的竖直高度仍为 h,在小球运动过程中,下列说法
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D

正确的是( ) A. 小球在 A 斜面上运动时离斜面底端的竖直高度越来越小,小球的运动速 度越来越大。 B.小球在 A 斜面上运动时,动能越来越小,势能越来越大 C.小球在 B 斜面上运动时,速度越来越大,离斜面底端的高度越来越小 D.小球在 B 斜面上运动时,动能越来越小,势能越来越大 【作业布置】P48.第 2、3 题 【反思小结】

7.2 功
学科:物理 编写人:薛霜霜 年级:高一 使用人:高一年级组成员

【学习目标】 1.知道功的定义,理解做功的两个必要因素。 2.掌握功的公式: W ? Fl cos ? ,明确公式中各个字母所代表的物理量,知道功 的单位。 3.知道功是标量,理解正功和负功的含义,能正确判断正功和负功。 【学习重点】 在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握功的概念及功的计算公式。 【学习难点】 1.正功和负功的含义及如何判定各个力做功的正负。 2.物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆 【课时安排】1 课时 【复习回顾】 初中已经接触过功,那功是怎么定义的? 一个物体受到力的作用,且 了功。 功与能的关系:功是能量转化的 【学习过程】 一、做功的必要因素 (仔细观察教材 p52 页甲、乙、丙三幅图) 举例说明什么是做功的过程,做功的过程需要满足什么条件? 做功的两个不可缺少的因素: 、 ) 。 ,这个力就对物体做

例 1:关于人对物体做功,下列说法中正确的是(

A 解放军战士用肩扛枪站岗,战士用了力,所以战士对枪做了功 B 人用手拎着小水桶在水平地面上匀速行走,人用了力,所以人做功了 C 人用绳子把一桶水从井中提起,人对这桶水没有做功 D 汽车抛锚时,人用了很大的力,才能使车缓慢移动,人对车做了功
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二、功的大小 (认真阅读教材 p53 页内容,完成下列问题) 如果力的方向与物体的运动方向一致,该怎样计算功呢? 问题一:物体 m 在水平力 F 的作用下水平向前行驶的位移为 s,如图甲所示,求 力 F 对物体所做的功。

思考:如果力的方向与物体的运动方向成某一角度,该怎样计算功呢? 问题二: 物体 m 在与水平方向成α 角的力 F 的作用下,沿水平方向向前行驶的距 离为 s,如图乙所示,求力 F 对物体所做的功。

1.功的定义:力 F 对物体所做的功等于 的乘积。即:W=Fscosα W 表示 , F 表示 S 表示 ,α 表示 2.功是 量,在国际单位制中,功的 单位是

, 。

三、正功和负功 通过上边的学习, 我们已明确了力 F 和位移 s 之间的夹角,并且知道了它的取值 范围是0°≤α ≤180°。那么,在这个范围之内,cosα 可能大于 0,可能等于 0,还有可能小于 0,从而得到功 W 也可能大于 0、等于 0、小于 0。请画出各种 情况下力做功的示意图,并加以讨论。

小结:
54

当 0≤α <π /2 时, 当α =π /2 时, 当π /2<α ≤π 时, (认真阅读教材 p53-54 页内容,思考下列问题) 引导:力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢?结合生活实际,举例说明。

思考:比较-8J 的功与 5J 的功谁大?

四、总功 例、一个质量 m =150kg 的雪橇,受到与水平方向成θ =37°角斜向上方的拉 力 F =500N ,在水平地面上移动的距离 L=5m 。雪橇与地面间的滑动摩擦力

F阻 =100 N 。
求(1)各力分别对雪橇所做的功.
F

(2)各个力对物体做功的代数和 (3)物体所受的合力 (4)力对雪橇做的总功.
L = 5m

θ

F阻

求力对物体所做的总功有两种方法: 方法 1:

方法 2: 【课堂小结】

【自我测评】
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A 级 1、下列关于功的叙述中,错误的是 ( ) A.功等于力、位移、力与位移夹角的余弦三者的乘积 B.力和位移是做功的二要素,只要有力、有位移,就一定有功 C.功等于力和力方向上的位移的乘积 D.功等于位移和位移方向上的力的乘积 A 级 2、在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块,在相同的拉 力作用下,通过相同的位移,拉力对木块做的功( ) A、在光滑的水平面上较多 B、在粗糙的水平面上较多 C、一样多 D、由小车运动所需的时间决定 A 级 3.关于功的正负,下列叙述中正确的是 ( ) A.正功表示功的方向与物体运动方向相同,负功为相反 B.正功表示功大于零,负功表示功小于零 C.正功表示做功的力为动力,负功表示做功的力为阻力 D.以上说法都不对 A 级 4、质量为 m 的物体沿倾角为θ 的斜面匀速滑下,在通过位移 s 的过程中 ( ) A、重力对物体做功 mgs B、摩擦力对物体做正功,数值为 mgssin? C、支持力对物体做功 mgscos? D、重力对物体做功 mgssin? B 级 5、 两个互相垂直的力 F1 和 F2 作用在同一物体上, 使物体运动, 如图所示. 物 体通过一段位移时,力 F1 对物体做功 4J,力 F2 对物体做功 3J,则力 F1 与 F2 的合力对物体做功为 ( ) A.7J B.2J C.5J D.3.5J

B 级 6.用钢索吊起质量为 m 的物体,当物体以加速度 a 匀加速升高 h 时,钢索 对物体拉力做的功为(不计空气阻力) ( ) A.mgh B.mgh+mah C.m(g—a)h D.mah A 级 7.放在粗糙水平地面上的物体,在 10N 的水平拉力作用下,以 6m/s 的速度 匀速移动 4s,则拉力共做了____ 功,摩擦阻力对物体做了____的功. C 级 8.一个质量 m=4kg 的物体,受到与水平方向成 37°角斜向下方的推力 F1 =20N 的作用,在水平地面上移动的距离 s=2m,如图所示.物体与地面间的滑 动摩擦力为 f=10N,求: (1)推力 F1 对物体所做的功; (2)摩擦力 f 对物体所做的功; (3)外力对物体所做的总功.

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【作业布置】P59.第 1、2 题 【反思小结】

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