高中物理總復(fù)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律-資料下載頁
2024-11-11 06:58本頁面
【導(dǎo)讀】力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。又根據(jù)加速度定義：。（不能說“力是產(chǎn)。質(zhì)量是物體慣性大小的量度。而不受外力的物體是不存在的。是同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失的，而平衡力中的一個(gè)消失后，另一個(gè)可能仍然存在。一對(duì)作用力和反作用力在同一個(gè)過程中的總沖量一定為零，但作的總功可能為零、可能為正、也可能為負(fù)。這是因?yàn)樽饔昧头醋饔昧Φ淖饔脮r(shí)間一定。的方向相同，既F=ma特別要注意表述的第三句話。加速度方向，也是正確列出方程的重要環(huán)節(jié)。個(gè)力，那么a僅表示該力產(chǎn)生的加速度，不是物體的實(shí)際加速度。牛頓第二定律明確了物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況之間的定量關(guān)系。∑Fn=mnan，將以上各式等號(hào)左、右分別相加，其中左邊所有力。后得到的是該質(zhì)點(diǎn)組所受的所有外力之和，即合外力F。②對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。逐漸增大，所以合力先減小后增大，因此加速度先減小后增大。度增大，所以當(dāng)小球所受彈力和重力大小相等時(shí)速度最大。于斜面向上滑動(dòng)，繩子松弛，拉力為零。
【正文】 3 （只討論 繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 的人造衛(wèi)星） 和星球表面上的物體不同，人造衛(wèi)星所受的萬有引力只有一個(gè)作用效果，就是使它繞星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因此萬有引力等于向心力。又由于我們定義重力是 由于地球的吸引而使物體受到的力，因此可以認(rèn)為對(duì)衛(wèi)星而言， nfGF ?? ⑴人造衛(wèi)星的線速度和周期。人造衛(wèi)星的向心力是由地球?qū)λ娜f有引力提供的，因此有：222 2 ???????? TmrrmvrG Mm ?，由此可得到兩個(gè)重要的結(jié)論：r1rGMv ??和 332 rGMrT ?? ??？梢钥闯觯?人造衛(wèi)星的軌道半徑 r、線速度大小 v 和周期 T 是一一對(duì)應(yīng)的，其中一個(gè)量確定后，另外兩個(gè)量也就唯一確定了 。 離地面越高的人造衛(wèi)星，線速度越小而周期越大 。 ⑵近地衛(wèi)星。近地衛(wèi)星 的軌道半徑 r 可以近似地認(rèn)為等于地球半徑 R，又因?yàn)榈孛娓浇?RGMg?，所以有 m i ,/ 33 ??????? sgRTsmgRv ?。它們分別是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的 最大線速度和最小周期 。 ⑶同步衛(wèi)星?！巴健钡暮x就是和地球保持相對(duì)靜止（又叫靜止軌道衛(wèi)星），所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，既 T=24h，根據(jù)⑴可知其軌道半徑是唯一確定的，經(jīng)過計(jì)算可求得同步衛(wèi)星離地面的高度為 h= 107m≈ 地 （三萬六千千米），而且該軌道必須在地球赤道的正上方，衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)方向必須是由西向東。 例 12.“神舟三號(hào)”順利發(fā)射升空后，在離地面 340km 的圓軌道上運(yùn)行了 108 圈。運(yùn)行中需要多次進(jìn)行 “軌道維持”。所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間和推力的大小方向，使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運(yùn)行。如果不進(jìn)行軌道維持，由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力，軌道高度會(huì)逐漸降低，在這種情況下飛船的動(dòng)能、重力勢(shì)能和機(jī)械能變化情況將會(huì)是 、重力勢(shì)能和機(jī)械能都逐漸減小 ，動(dòng)能逐漸增大，機(jī)械能不變 勢(shì)能逐漸增大，動(dòng)能逐漸減小，機(jī)械能不變 ，動(dòng)能逐漸增大，機(jī)械能逐漸減小 解：由于阻力很小，軌道高度的變化很慢， 衛(wèi)星運(yùn)行的每一圈仍可認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 。由于摩擦阻力做負(fù)功，根據(jù)機(jī)械能定理，衛(wèi)星的 機(jī)械能減小 ；由于重力做正功，根據(jù)勢(shì)能定理， 20202020 年度第一階段高考總復(fù)習(xí) 21 衛(wèi)星的 重力勢(shì)能減小 ；由r1rGMv ??可知，衛(wèi)星 動(dòng)能將增大 。這也說明該過程中 重力做的功大于克服阻力做的功，外力做的總功為正 。答案選 D 例 13. 如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星的一種程序是：先讓衛(wèi)星進(jìn)入一個(gè)近地的圓軌道，然后在 P點(diǎn)點(diǎn)火加 速，進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道（該橢圓軌道的近地點(diǎn)為近地圓軌道上的 P，遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步圓軌道上的Q），到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)再次自動(dòng)點(diǎn)火加速，進(jìn)入同步軌道。設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的速率為 v1，在 P點(diǎn)短時(shí)間加速后的速率為 v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn) Q時(shí)的速率為 v3，在 Q點(diǎn)短時(shí)間加速后進(jìn)入同步軌道后的速率為 v4。試比較 v v v v4的大小，并用小于號(hào)將它們排列起來 ______。 解：根據(jù)題意在 P、 Q兩點(diǎn)點(diǎn)火加速過程中，衛(wèi)星速度將增大，所以有 v1v v3v4，而 vv4是繞地球做 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 的人造衛(wèi)星的線速度，它們對(duì) 應(yīng)的軌道半徑 r1r4，所以 v4v1。把以上不等式連接起來，可得到結(jié)論： v3v4v1v2。（衛(wèi)星沿橢圓軌道由 P→ Q運(yùn)行時(shí)，由于只有重力做負(fù)功，衛(wèi)星機(jī)械能守恒，其重力勢(shì)能逐漸增大，動(dòng)能逐漸減小，因此有 v3v2。） 例 14. 歐洲航天局用阿里亞娜火箭發(fā)射地球同步衛(wèi)星。該衛(wèi)星發(fā)射前在赤道附近（北緯 5176。左右） 南美洲的法屬圭亞那的庫盧基地某個(gè)發(fā)射場(chǎng)上等待發(fā)射時(shí)為 1狀態(tài)，發(fā)射到近地軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)為 2狀態(tài)，最后通過轉(zhuǎn)移、調(diào)試，定點(diǎn)在地球同步軌道上時(shí)為 3狀態(tài) 。將下列物理量按從小到大的順序用不等號(hào)排列：①這三個(gè)狀態(tài)下衛(wèi)星的線速度大小 ______；②向心加速度大小 ______；③周期大小 ______。 解：①比較 3 狀態(tài)，都是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)?r2r3，所以 v3v2；比較 3 狀態(tài)，周期相同，即角速度相同，而 r1r3由 v= rω ，顯然有 v1v3；因此 v1v3v2。②比較 3狀態(tài)，都是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)?r2r3，而向心加速度就是衛(wèi)星所在位置處的重力加速度 g=GM/r2∝ 1/r2，所以 a3a2；比較 3狀態(tài)，角速度相同，而 r1r3，由 a=rω 2∝ r，有 a1a3；所以 a1a3a2。③比較 2狀態(tài)，可以認(rèn)為它們軌道的周長(zhǎng)相同，而 v1 v2，所以T2T1；又由于 3狀態(tài)衛(wèi)星在同步軌道，周期也是 24h，所以 T3=T1，因此有 T2T1=T3。 Q v2 v3 P v4 v1
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