昌乐二中物理一轮导学案 专题9 圆周运动 万有引力及天体运动 导学案.doc

山东省昌乐二中2009-2010 高三物理复习学案 编制： 审核： 审批： 时间：班级_ 姓名_组别_ 专题九 圆周运动 万有引力及天体运动 导学案 编号：17一、 学习目标：1、掌握描述圆周运动的物理量及关系。明确向心力的来源并能灵活应用。2、能准确理解万有引力定律的适用条件。3、能灵活运用万有引力定律解题。二、考纲要求：匀速圆周运动 角速度 线速度 向心加速度 匀速圆周运动的向心力 万有引力定律及其应用 环绕速度 第二宇宙速度和第三宇宙速度 三、使用说明：1、本专题用四课时。2、在自主自习时间先做学案，及时收交批阅，第二天正课讲评。四、预习自学： 1、线速度、角速度、周期、频率之间的关系式：2、向心加速度、向心力计算公式： 3、万有引力定律：公式：F= ，G= 4、人造地球卫星的有关问题(1) 由卫星环绕地球运行所需向心力是由万有引力提供的， 推导人造地球卫星的绕行线速度、角速度、周期与半径的关系： (2)地球的同步卫星特点： 5、 第一宇宙速度公式： 推导一： 推导二： 6、万有引力与重力的关系 ：黄金代换式：五、合作探究、讨论展示： 类型一、 圆周运动的描述abcd例1、如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心的距离为r，求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比。练习1、一质点做匀速圆周运动，下列说法中正确的是( ) A.任意相等时间内通过的弧长相等，故匀速圆周运动的线速度相等 B.任意相等时间内，半径转过的圆心角相等，故匀速圆周运动的角速度相等 C.质点每运动一周经历的时间相同，故匀速圆周运动的周期相等 D.质点的线速度方向不断变化，故匀速圆周运动是变速运动 类型二、向心力的分析与计算 例3、物体A在图中各种情况中均做圆周运动，试对物体进行受力分析，并指出什么力提供向心力。练习3、如图所示,用细绳拴着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,圆周半径为R，则下列说法正确的是( )A、小球过最高点时，绳子张力可以为零；B、小球过最高点时的最小速度为零；C、小球刚好过最高点时的速度是；D、小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反；例4、 如图所示，位于竖直平面上的1/4圆弧光滑轨道，半径为R，OB沿竖直方向，上端A距地面高度为H，质量为m的小球从A点由静止释放，最后落在水平地面上C点处，不计空气阻力，求：(1)小球运动到轨道上的B点时，对轨道的压力多大?(2)小球落地点C与B点水平距离s是多少?练习4、如图所示，用细绳一端系着的质量为M=0.6kg的物体A静止在水平转盘上，细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O吊着质量为m=0.3kg的小球B，A的重心到O点的距离为0.2m若A与转盘间的最大静摩擦力为f=2N，为使小球B保持静止，求转盘绕中心O旋转的角速度的取值范围（取g=10m/s2）类型三 万有引力定律的理解例5 、对于万有引力定律的公式 下面说法中正确的是（ ）公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大m与M受到的引力总是大小相等的，而与m、M是否相等无关m与M受到的引力大小总是相等的，方向相反，是一对平衡力用该公式可以求出任何两个物体之间的万有引力 A. B. C. D. 练习5、下图所示，在一个半径为R，质量为M的均匀球体中，紧贴球边缘挖去一个半径为R/2的球形空穴后，对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距2R的质点m的引力是多大? 类型四 应用万有引力定律求天体质量和密度例6、 宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时的初速增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G。求该星球的质量M。练习6、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，观察到它的自转周期为T=130S。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。（引力常量G=6.6710-11m2/kgs2）类型五 人造卫星和宇宙速度例7、 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点.如下图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( ) A卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率B卫星在轨道3上的角速度小于轨道1上的角速度C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度练习7、某人造地球卫星因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变，每次测量中卫星的运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星的轨道半径为，后来变为。以、表示卫星在这两个轨道上的动能，表示卫星在这两个轨道上绕地运动的周期，则A B C D 练习8、当人造卫星进入轨道作匀速圆周运动后，下列叙述正确的是 A在任何轨道上运动时，地球球心都在卫星的轨道平面内 B卫星运动速度一定不超过7.9km/s C卫星内的物体仍受重力作用，并可用弹簧秤直接测出所受重力的大小 D卫星运行时的向心加速度等于卫星轨道所在处的重力加速度练习9、同步卫星周期为T1，加速度为a1，向心力为F1；地面附近的卫星的周期为T2，加速度为a2，向心力为F2，地球赤道上物体随地球自转的周期为T3，向心加速度为a3，向心力为F3，则 （ ）AT1=T3T2 BF1F2=F3 Ca1a2 Da2a3六、点拨提升：七、当堂检测：1、如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（ ）A、球A的线速度必定大于球B的线速度B、球A的角速度必定大于球B的角速度C、球A的运动周期必定小于球B的运动周期D、球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力2、绕地球运行的人造地球卫星的质量、速度、卫星与地面间距离三者之间的关系是( )A质量越大，离地面越远，速度越小B质量越大，离地面越远，速度越大C与质量无关，离地面越近，速度越大D与质量无关，离地面越近，速度越小备用题目例2、如图所示，直径为d的纸筒，以角速度绕O轴转动，一颗子弹沿直径水平穿过圆纸筒，先后留下a、b两个弹孔，且Oa、Ob间的夹角为，则子弹的速度为多少？O raA B练习2、如图所示，为A、B两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图象，其中A为双曲线的一个分支，由图可知 ( )A A物体运动的线速度大小不变B A物体运动的角速度大小不变C B物体运动的角速度大小不变D B物体运动的线速度大小不变杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子到最高点时，里面水也不流出来，这是因为( )A.水处于失重状态，不受重力的作用了B.水受平衡力作用，合力为0C.水受的合力提供向心力，使水做圆周运动D.杯子特殊，杯底对水有吸力练习4、如图所示，行车的钢丝长L=3m，下面吊着质量为的货物，以速度匀速行驶。行车突然刹车，钢丝绳受到的拉力是多少？ 练习7、如图所示，半径为R的圆筒A绕期竖直中心轴匀速转动，质量为m的物体B与A内壁间的动摩擦因数为，要使B与A一起匀速转动而不相对滑动，则A转动的角速度至少为多少？ 练习1、下列说法正确的有（ ）A由万有引力定律可知，当两个物体之间的距离趋近于零时，引力趋向于无限大B物体在地球表面受到的万有引力就是重力C物体随地球自转的向心力由物体受到地球的万有引力和地面支持力的合力提供D在通常的情况下可以近似认为地球对物体吸引力的大小和重力的大小相同例 某行星绕太阳运动可近似看作匀速圆周运动，已知行星运动的轨道半径为R，周期为T，万有引力恒量为G，则该行星的线速度大小为；太阳的质量可表示为。练习2、“黑洞”是近代引力理论所预言的宇宙中一种特殊天体，在“黑洞”引力作用范围内，任何物体都不能脱离它的束缚，甚至连光也不能射出。研究认为，在宇宙中存在的黑洞可能是由于超中子星发生塌缩而形成的，2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，被命名为：MCG6-30-15r。假设银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，则根据下列哪一组数据可以估算出该黑洞的质量：（ ）A、太阳质量和运行速度B、太阳绕黑洞公转的周期和到“MCG6-30-15r”的距离C、太阳质量和到“MCG6-30-15r”的距离D、太阳运行速度和“MCG6-30-15r”的半径【例5】练习4、月球表面的重力加速度是地球表面的1/6，月球半径是地球半径的1/4，则绕月球表面作匀速圆周运动的登月舱的线速度是地球的第一宇宙速度的 A B C D练习7、据