高中生物一輪復(fù)習(xí)教案

高考物理第一輪總復(fù)習(xí)傳感器及其工作原理教案25。

1傳感器及其工作原理
一、傳感器：
(1)傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等＿＿＿＿＿量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等＿＿＿＿量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。傳感器是一種采集信息的重要器件
(2)傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換＿＿＿＿信號(hào)，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。
(3)常見的傳感器有：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿、力傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。
二、常見傳感器元件：
(1)光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，光敏電阻能夠把＿＿＿＿＿這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱。
(2)金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而＿＿＿＿，用金屬絲可以制作＿＿＿＿傳感器，稱為＿＿＿＿＿。它能用把＿＿＿＿這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。熱敏電阻的電阻率則可以隨溫度的升高而＿＿＿＿或＿＿＿＿。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的＿＿＿＿＿好，測(cè)溫范圍＿＿＿，但＿＿＿＿較差。
(3)電容式位移傳感器能夠把物體的＿＿＿＿這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。
(4)霍爾元件能夠把＿＿＿＿＿＿這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量
2、傳感器的應(yīng)用實(shí)例(一)
一、力傳感器的應(yīng)用-----電子秤
1.電子秤理有＿＿＿＿＿＿片、電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器微處理器和數(shù)字顯示器等器件.電阻應(yīng)變片受到力的作用時(shí),它的＿＿＿＿會(huì)發(fā)生變化,把應(yīng)變片放在合適的電路中,他能夠把物體＿＿＿＿這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿＿這個(gè)電學(xué)量,因而電子秤是＿＿＿＿的應(yīng)用.
2.工作原理:如圖6-2-1所示,彈簧鋼制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片,在梁的自由端施力F,則梁發(fā)生彎曲,上表面拉伸,下表面壓縮,上表面應(yīng)變片的
電阻＿＿＿,下表面應(yīng)變片的電阻變小.F越大,彎曲形變＿＿＿,應(yīng)變片的阻值變化就越大.如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定,那末上面應(yīng)變片兩端的電壓變大,下面應(yīng)變片兩端的電壓變小.傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出.外力越大,輸出的電壓差值也就,＿＿＿
二、聲傳感器的應(yīng)用----話筒
1、話筒是一種常用的＿＿＿＿,其作用是把＿＿＿＿轉(zhuǎn)換成＿＿＿＿.話筒分為＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿等幾種.
2、電容式話筒:原理:是絕緣支架,薄金屬膜和固定電極形成一個(gè)電容器,被直流電源充電.當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí),電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓.
3.駐極體話筒:它的特點(diǎn)是＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿.其工作原理同電容式話筒,只是其內(nèi)部感受聲波的是＿＿＿＿.
三、溫度傳感器的應(yīng)用-----電熨斗
1.在電熨斗中,裝有雙金屬片溫度傳感器,其作用是＿＿＿＿,當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí),雙金屬片的＿＿＿＿不同,從而能控制電路的通斷
2.電熨斗的自動(dòng)控溫原理:
常溫下,上、下觸點(diǎn)是接觸的,但溫度過高時(shí),由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同,上部金屬膨脹＿＿＿＿,下部金屬膨脹＿＿＿,則雙金屬片向下彎曲,使觸點(diǎn)分離,從而切斷電源,停止加熱.溫度降低后,雙金屬片恢復(fù)原狀,重新接通電源,從而保持溫度不變.
四．溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋
1．電飯鍋中的溫度傳感器主要元件是＿＿＿，它的特點(diǎn)是：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁鐵吸引，但是上升到約103℃時(shí)，就失去了磁性，不能被磁體吸引了。這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”。
2．感溫鐵氧體是用＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿混合燒制而成的。
五．溫度傳感器的應(yīng)用——測(cè)溫儀
1．溫度傳感器可以把＿＿＿轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來。
2．測(cè)溫儀中的測(cè)溫元件可以是＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿等，還可以是＿＿＿＿＿等。
六．光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器
1．機(jī)械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接受管，兩個(gè)紅外接受管就是兩個(gè)＿＿＿＿＿。
2．有的火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時(shí)光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

3、傳感器的應(yīng)用實(shí)例
１、普通二極管和發(fā)光二極管
（１）二極管具有＿＿＿＿＿＿導(dǎo)電性。
（２）發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時(shí)還能＿＿＿＿。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵和磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能。該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8v.
２、晶體三極管
（１）晶體三極管能夠把微弱的信號(hào)＿＿＿＿＿。晶體三極管的三極分別為發(fā)射極e.基極b和集電極c.
（２）傳感器輸出的電流或電壓很＿＿＿，用一個(gè)三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三極管的放大作用表現(xiàn)為基極b的電流對(duì)電極c的電流起了控制作用。
３、邏輯電路
(１)對(duì)于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為“＿＿”，則輸出端一
定是“０”；反之，只有當(dāng)所有輸入都同時(shí)為“＿＿”，輸出才是“１”。
(２)對(duì)于或門電路，只要有一個(gè)輸入“＿＿”，則輸出一定是“１”；反之，只有當(dāng)所有輸入都同時(shí)為“＿＿”時(shí)，輸出才是“０”。
(３)非門電路中，當(dāng)輸入為“０”時(shí)，輸出總是“＿＿”；當(dāng)輸入為“１”時(shí)，輸出反而是“＿＿”。非門電路也稱為反相器。
(４)斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。某種電子秤的原理示意圖，
高考應(yīng)試得分技巧
高考對(duì)考生心理素質(zhì)、知識(shí)和能力、應(yīng)變能力、分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力全面考查，高考是考生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的考場(chǎng)內(nèi)獨(dú)立解答高考試題。高考是人生成長中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，高考的成功將為你的人生添上新的輝煌。要想在高考中取勝，除了具備堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)、較高的學(xué)習(xí)潛能之外，最重要的就是在考場(chǎng)中具有敏捷、準(zhǔn)確的思維、較高的解題速度。
（一）、審題是解題的關(guān)鍵：
1.冷靜審題，讀懂看清題意再做題?？吹疥愵}不要太激動(dòng)，看看是否有陷阱。遇到新題型，不要緊張，要沉著應(yīng)對(duì)；有的新題型，如果把物理模型建立好，往往是“高起點(diǎn)、低落點(diǎn)”的題。一句話，那就是盡量保持一顆平常心；
2.首先要審關(guān)鍵字、詞、句，對(duì)重要的內(nèi)容用筆畫上；
3.多方獲取信息，讀題做到由粗讀到細(xì)讀，多角度獲取信息，關(guān)鍵部分要咬文嚼字，捕捉有效信息，同時(shí)要排除干擾信息，實(shí)現(xiàn)化難為易；
4.深入推敲，挖掘隱含條件和隱含信息，這些信息可能包含在物理情景之內(nèi)、物理規(guī)律和生活常識(shí)之中，也可能在隱含在題敘述中的一些關(guān)鍵字內(nèi)、圖形和表格之中，深挖隱含條件是解題的關(guān)鍵；
5．在審題過程中畫過程圖、情景圖、示意圖和受力圖，可將復(fù)雜、抽象的物理問題簡(jiǎn)單化、形象化，有利于弄清物理過程、物理狀態(tài)（分段，區(qū)間），形成正確的物理圖景、建立正確的物理模型。有時(shí)準(zhǔn)確的作圖會(huì)帶來事半功倍的奇效，因而準(zhǔn)備好答題工具（如：三角板、圓規(guī)等）是應(yīng)試的良好習(xí)慣；
6.對(duì)全新的物理情景要學(xué)會(huì)知識(shí)的遷移，把完全陌生的問題轉(zhuǎn)化為熟悉的物理模型，然后進(jìn)行求解。
（二）、規(guī)范解題是考試成功的有力保證：
1.規(guī)范思維、規(guī)范答題、抓采分點(diǎn)，要做到：
（1）要有必要的文字說明，包括①要指明研究對(duì)象，②準(zhǔn)確畫出受力圖、運(yùn)動(dòng)示意圖、電路圖、光路圖或有關(guān)圖象，③要指明物理過程及其始、末狀態(tài)，④要指明正方向或零位置，⑤物理量題中的符號(hào)不能更改，自設(shè)符號(hào)要說明含義；
（2）要分步解題，不要一步到位，不要跨步。盡可能減少連等式；
（3）求得的結(jié)果應(yīng)有文字方程和代入題給數(shù)據(jù)的算式，最后結(jié)果應(yīng)有準(zhǔn)確的數(shù)值和單位，必要時(shí)加以討論和說明；
（4）對(duì)于不會(huì)做的題不要放棄，也要根據(jù)相關(guān)的物理規(guī)律寫出相應(yīng)的步驟，爭(zhēng)取拿步驟分。
2.物理解題表述總的原則：說理要充分，層次要清楚、邏輯要嚴(yán)謹(jǐn)、語言要規(guī)范、文字要簡(jiǎn)捷。
3.實(shí)驗(yàn)題的接線、作圖要認(rèn)真，不要潦草。如電路不能斷線、不能存在斷點(diǎn)，不能接錯(cuò)，接線時(shí)盡量不要交叉。同時(shí)注意的有效數(shù)字問題。
4.注意書寫規(guī)范清晰，注意字母的大小寫。書寫時(shí)字不能太小，書寫不能太輕，當(dāng)然字也不能太大。答題時(shí)，應(yīng)該合理地安排試卷的書寫空間，不要答到答題框外，不要答錯(cuò)位置。
5.沒做完或做錯(cuò)題，不要?jiǎng)h掉。
6.因不準(zhǔn)使用計(jì)算器，故最后結(jié)果太復(fù)雜可暫時(shí)不做，等試卷大體上完成后再來計(jì)算。
遇到難題，怎么辦？
首先要保持冷靜，認(rèn)真讀完全題，再仔細(xì)分析題意和情景。如果題目較長，設(shè)問較多，在審題時(shí)考生要?jiǎng)澫玛P(guān)鍵詞和字，揭示隱含條件，這些都是解題的突破口。但每道題目的第一問一般難度都不大，考生可以得到一些基本分。如果審題后確定沒有思路，那就可以跳過。若計(jì)算量確實(shí)太大，在分析、列式填入數(shù)據(jù)后跳過，回頭再算。

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1.1傳感器及其工作原理

一名優(yōu)秀的教師在每次教學(xué)前有自己的事先計(jì)劃，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動(dòng)，有效的提高課堂的教學(xué)效率。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢？以下是小編收集整理的“1.1傳感器及其工作原理”，僅供參考，大家一起來看看吧。

1.1傳感器及其工作原理
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、知道什么是傳感器
2、了解傳感器的常用元件的特征

【自主學(xué)習(xí)】
一、傳感器：
傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等＿＿＿＿＿量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等＿＿＿＿量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。
傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換＿＿＿＿信號(hào)，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。
常見的傳感器有：＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、力
傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。
二、常見傳感器元件：
1、光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，光敏電阻能夠把＿＿＿＿＿
這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱。
２、金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而＿＿＿＿，用金屬絲可以制作＿＿＿＿傳感器，稱為＿＿＿＿＿。它能用把＿＿＿＿這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。
熱敏電阻的電阻率則可以隨溫度的升高而＿＿＿＿或＿＿＿＿。
與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的＿＿＿＿＿好，測(cè)溫范圍＿＿＿，但＿＿＿＿較差。
３、電容式位移傳感器能夠把物體的＿＿＿＿這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。
４、霍爾元件能夠把＿＿＿＿＿＿這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量

【典型例題】
例一、如圖所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與一熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中間。若往Rt上擦一些酒精，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移動(dòng)；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移動(dòng)。
例二、傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器。當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極時(shí)，可使膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)成閉合電路，那么（）

A、當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小
B、當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大
C、若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化
D、若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化

例三、如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？（此題描述的是著名的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象）
【針對(duì)訓(xùn)練】
1、簡(jiǎn)單的說，光敏電阻就是一個(gè)簡(jiǎn)單的＿＿＿＿＿傳感器，熱敏電阻就是一個(gè)簡(jiǎn)單的＿＿＿＿＿傳感器。
２、為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個(gè)傳感器與電燈控制電路的相接。當(dāng)樓道內(nèi)有走動(dòng)而發(fā)出聲響時(shí)，電燈即與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為＿＿＿＿傳感器，它輸入的是＿＿＿＿信號(hào)，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是＿＿＿＿信號(hào)。
3、如圖所示，是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容品的兩極，把這兩極接入外電路中的電流變化說明電容值增大時(shí)，則導(dǎo)電液體的深度h變化為（）

A、h增大
B、h減小
C、h不變
D、無法確定

4、如圖所示，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)（）

A、R1兩端的電壓增大
B、電流表的示數(shù)增大
C、小燈泡的亮度變強(qiáng)
D、小燈泡的亮度變?nèi)?br> 5、如圖所示，為一種測(cè)定角度的傳感器，當(dāng)彼此絕緣的金屬板構(gòu)成的動(dòng)片與定片之間的角度發(fā)生變化時(shí)，試分析傳感器是如何將它的這種變化轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的。
【能力訓(xùn)練】
1、關(guān)于光敏電阻，下列說法正確的是（）
A、光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量
B、硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照射時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好
C、硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照射時(shí)，載流子較少，導(dǎo)電性能良好
D、半導(dǎo)體材料的硫化鎘，隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好
2、霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪兩個(gè)量（）
A、把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量
B、把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量
C、把力轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量
D、把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量
３、如圖所示是測(cè)定位移的電容式傳感器，其工作原理是哪個(gè)量的變化，造成其電容的變化（）
Ａ、電介質(zhì)進(jìn)入極板的長度
Ｂ、兩極板間距
Ｃ、兩極板正對(duì)面積
Ｄ、極板所帶電量
４、如圖所示，Ｒ１、Ｒ２為定值電阻，Ｌ是小燈泡，Ｒ３為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，（）
Ａ、電壓表的示數(shù)增大
Ｂ、Ｒ２中電流減小
Ｃ、小燈泡的功率增大
Ｄ、電路的路端電壓增大
5、如圖所示，Ｒ３是光敏電阻，當(dāng)開關(guān)Ｓ閉合后在沒有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射電阻Ｒ３時(shí)，則（）

Ａ、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)
Ｂ、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)
Ｃ、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)
Ｄ、Ｒ３的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)

6、有一電學(xué)元件，溫度升高時(shí)電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（）
A、金屬導(dǎo)體B、絕緣體C、半導(dǎo)體D、超導(dǎo)體
7、如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況示意圖?，F(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是（）

A、如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯
B、如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯
C、如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化非常明顯
D、如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化不明顯
8、圖是霍爾元件的工作原理示意圖，用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況。以下說法中正確的是（）

A、將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大
B、在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平
C、在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平
D、改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化
9、如圖所示寬度為d，厚度為h的金屬板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流I通過金屬板時(shí)，在金屬板上側(cè)面A和下側(cè)面間產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)，若金屬板內(nèi)自由電子密度為n，則產(chǎn)生的電勢(shì)差U＝＿＿＿＿＿
【學(xué)后反思】
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參考答案
典型例題：
例1、分析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減小，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏。＿左＿＿右＿＿
例2、分析：熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻不隨之變化。答案：AC
例3、分析：當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容器的電容將增大，電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F發(fā)生了變化。答案：BC
例4、解：因?yàn)樽杂呻姾蔀殡娮?，故由左手定則可判斷電子向上偏，則上表面聚集負(fù)電荷，下表面帶多余的正電荷，故下表面電勢(shì)高，設(shè)其穩(wěn)定電壓為U。
當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，即q=QvB
又因?yàn)閷?dǎo)體中的電流I＝neSv＝nevbd
故U＝
答案：下表面電勢(shì)高電勢(shì)差為
針對(duì)訓(xùn)練：
1、光電熱電
2、聲控聲音電
3、A4、C
5、角度增大，正對(duì)面積減小，電容器電容變小
能力訓(xùn)練：1、ABD2、B3、A4、ABC5、A６、C7、C8、ABD
9、

傳感器及其工作原理學(xué)案課件練習(xí)

1．(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一)如圖6－1－7所示，將一光敏電阻接入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時(shí)，表針自左向右的偏轉(zhuǎn)角度為θ；現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針自左向右的偏角為θ′，則可判斷()
A．θ′＝θB．θ′θ
C．θ′θD．不能確定圖6－1－7
解析：光敏電阻受光照射阻值變小，且電阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小，當(dāng)用手擋住部分光線，光照強(qiáng)度變小，電阻值會(huì)變大，指針偏角變小，所以B項(xiàng)正確。
答案：B
2．(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一)金屬鉑的電阻值對(duì)溫度高低非常敏感，圖6－1－8中可能表示金屬鉑電阻的U－I圖線是()
圖6－1－8
解析：金屬鉑導(dǎo)體的電阻對(duì)溫度的變化很敏感，電阻隨溫度的升高而增大，在一定溫度下其U－I圖線是非線性的且圖線的斜率越來越大，故B正確。
答案：B
3．(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)二)如圖6－1－9所示是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，把這兩極接入外電路，當(dāng)電容值增大引起外電路的電流變化時(shí)，說明導(dǎo)電液體的深度h()
A．增大B．減小圖6－1－9
C．不變D．無法確定
解析：由題意知，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，類似于平行板電容器的兩極。當(dāng)導(dǎo)電液體深度h增大時(shí)，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體正對(duì)面積增大，電容器的電容值變大。
答案：A
4．(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)三)如圖6－1－10所示，截面為矩形的金屬導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時(shí)，導(dǎo)體的上、下表面的電勢(shì)有什么關(guān)系(上板為M，下板為N)()
A．φMφNB．φM＝φN圖6－1－10
C．φMφND．無法判斷
解析：霍爾效應(yīng)是帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，做定向移動(dòng)形成的。根據(jù)左手定則，電子受到向下的洛倫茲力作用，向N板運(yùn)動(dòng)，則M板剩下正電荷，所以φMφN。故正確答案為A。

高考物理第一輪總復(fù)習(xí)教案032

第32講動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)
1.掌握沖量、動(dòng)量、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用
2.理解彈性碰撞和非彈性碰撞，并會(huì)計(jì)算相關(guān)問題
重點(diǎn)：動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用
難點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律
知識(shí)梳理
一、基本概念比較
1.沖量與功的比較
(1)定義式?jīng)_量的定義式：I＝Ft(作用力在時(shí)間上的積累效果)功的定義式：W＝Fscosθ(作用力在空間上的積累效果)
(2)屬性沖量是矢量，既有大小又有方向(求合沖量應(yīng)按矢,量合成法則來計(jì)算)功是標(biāo)量，只有大小沒有方向(求物體所受外力的,總功只需按代數(shù)和計(jì)算)
2.動(dòng)量與動(dòng)能的比較
(1)定義式動(dòng)量的定義式：p＝mv動(dòng)能的定義式：Ek＝12mv2
(2)屬性動(dòng)量是矢量(動(dòng)量的變化也是矢量,求動(dòng)量的變化,應(yīng)按矢量運(yùn)算法則來計(jì)算)動(dòng)能是標(biāo)量(動(dòng)能的變化也是標(biāo)量,求動(dòng)能的變化,只需按代數(shù)運(yùn)算法則來計(jì)算)
(3)動(dòng)量與動(dòng)能量值間的關(guān)系p＝2mEkEk＝p22m＝12pv
(4)動(dòng)量和動(dòng)能都是描述物體狀態(tài)的量，都有相對(duì)性(相對(duì)所選擇的參考系)，都與物體的受力情況無關(guān)．動(dòng)量的變化和動(dòng)能的變化都是過程量，都是針對(duì)某段時(shí)間而言的．
3.動(dòng)量定理
（1）動(dòng)量定理的基本形式與表達(dá)式：I＝Δp．
分方向的表達(dá)式：Ix合＝Δpx，Iy合＝Δpy．
（2）動(dòng)量定理推論：動(dòng)量的變化率等于物體所受的合外力，即ΔpΔt＝F合．

二、動(dòng)量守恒定律
1.動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容
一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
即：守恒是指整個(gè)過程任意時(shí)刻相等（時(shí)時(shí)相等,類比勻速）定律適用于宏觀和微觀高速和低速
2.動(dòng)量守恒定律的表達(dá)形式
（1），即p1+p2=p1/+p2/，
（2）Δp1+Δp2=0，Δp1=-Δp2
3.理解：（1）正方向（2）同參同系（3）微觀和宏觀都適用

4.動(dòng)量守恒定律的適用條件
（1）標(biāo)準(zhǔn)條件：系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力之和為零．
（2）近似條件：系統(tǒng)所受外力之和雖不為零，但比系統(tǒng)的內(nèi)力小得多(如碰撞問題中的摩擦力、爆炸問題中的重力等外力與相互作用的內(nèi)力相比小得多)，可以忽略不計(jì)．
（3）分量條件：系統(tǒng)所受外力之和雖不為零，但在某個(gè)方向上的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)總動(dòng)量的分量保持不變．
5.使用動(dòng)量守恒定律時(shí)應(yīng)注意：
（1）速度的瞬時(shí)性；
（2）動(dòng)量的矢量性；
（3）時(shí)間的同一性．
6.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問題的基本思路和方法
（1）分析題意，明確研究對(duì)象．在分析相互作用的物體總動(dòng)量是否守恒時(shí)，通常把這些被研究的物體統(tǒng)稱為系統(tǒng)．對(duì)于比較復(fù)雜的物理過程，要采用程序法對(duì)全過程進(jìn)行分段分析，要明確在哪些階段中，哪些物體發(fā)生相互作用，從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的．
（2）對(duì)各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進(jìn)行受力分析，弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力，哪些是作用于系統(tǒng)的外力．在受力分析的基礎(chǔ)上根據(jù)動(dòng)量守恒定律的條件，判斷能否應(yīng)用動(dòng)量守恒定律．
（3）明確所研究的相互作用過程，確定過程的始末狀態(tài)，即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的初動(dòng)量和末動(dòng)量的值或表達(dá)式．(注意：在研究地面上物體間相互作用的過程時(shí)，各物體運(yùn)動(dòng)的速度均應(yīng)取地球?yàn)閰⒖枷?
（4）確定正方向，建立動(dòng)量守恒方程求解．

三、碰撞
兩個(gè)物體在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生相互作用，這種情況稱為碰撞。由于作用時(shí)間極短，一般都滿足內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以可以認(rèn)為系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。碰撞又分彈性碰撞、非彈性碰撞、完全非彈性碰撞三種。
1.彈性碰撞：碰撞過程中不但系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒，而且碰撞前后動(dòng)能也守恒。一般地兩個(gè)硬質(zhì)小球的碰撞，都很接近彈性碰撞。
如兩個(gè)物體彈性正碰，碰前速度分別為v1、v2，碰后速度分別為v1′、v2′，則有：
；可以解得碰后速度。

2.非彈性碰撞：碰撞過程中只有動(dòng)量守恒，動(dòng)能并不守恒。
3.完全非彈性碰撞：兩個(gè)物體碰撞后粘在一起。
4.碰撞過程的三個(gè)基本原則
（1）動(dòng)量守恒。
（2）動(dòng)能不增加。
（3）碰撞后各物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的合理性。

四、反沖、爆炸現(xiàn)象
反沖指在系統(tǒng)內(nèi)力作用下，系統(tǒng)內(nèi)一部分物體向某方向發(fā)生動(dòng)量變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反的方向發(fā)生動(dòng)量變化的現(xiàn)象。噴氣式飛機(jī)、火箭等都是利用反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例。在反沖現(xiàn)象里，系統(tǒng)的動(dòng)量是守恒的。內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，過程持續(xù)時(shí)間很短，即使系統(tǒng)所受合外力不為零，但合外力的沖量很小，可以忽略不計(jì)，可認(rèn)為動(dòng)量守恒。
爆炸過程中雖然動(dòng)量守恒，但由于其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以爆炸前后機(jī)械能并不守恒，其動(dòng)能要增加。

題型講解
1.動(dòng)量定理的應(yīng)用問題
如圖所示，一個(gè)下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上，瓶的底端與豎直墻壁接觸．現(xiàn)打開右端閥門，氣體向外噴出，設(shè)噴口的面積為S，氣體的密度為ρ，氣體向外噴出的速度為v，則氣體剛噴出時(shí)貯氣瓶底端對(duì)豎直墻壁的作用力大小是()
A．ρvSB．ρv2SC．12ρv2SD．ρv2S
【解析】Δt時(shí)間內(nèi)噴出氣體的質(zhì)量Δm＝ρSvΔt
對(duì)于貯氣瓶、瓶?jī)?nèi)氣體及噴出的氣體所組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量定理得：
FΔt＝Δmv－0
解得：F＝ρv2S．
【答案】D
點(diǎn)評(píng)：動(dòng)量定理對(duì)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)也成立，而動(dòng)能定理對(duì)于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)不適用．

2.動(dòng)量定理對(duì)生活中一些現(xiàn)象的解釋
玻璃杯同一高度下落下，掉在水泥地上比掉在草地上容易碎，這是由于玻璃杯與水泥地撞擊的過程中
A.玻璃杯的動(dòng)量較大B.玻璃杯受到的沖量較大
C.玻璃杯的動(dòng)量變化較大D.玻璃杯的動(dòng)量變化較快
【解析】玻璃杯從相同的高度落下，落地時(shí)的速度大小是相同的，經(jīng)過與地面撞擊，最后速度都變?yōu)榱?，所以無論是落在水泥地上還是落在草地上，玻璃杯動(dòng)量的變化是相同的，由動(dòng)量定理可知，兩種情況下玻璃杯受到的合外力的沖量也是相同的，所以選項(xiàng)A、B和C都是錯(cuò)誤的；但由于掉在水泥地上時(shí)，作用的時(shí)間較短，所以玻璃杯受到的合外力的沖力較大，若把動(dòng)量定理的表達(dá)式寫成，就可以得出玻璃杯易碎的原因是“玻璃杯的動(dòng)量變化較快”，所以選項(xiàng)D是正確的。
點(diǎn)評(píng)：本題利用動(dòng)量定理解釋了一個(gè)生活中很常見的例子，解決問題的關(guān)鍵在于抓住了兩種情況中“動(dòng)量變化相等”，而“作用時(shí)間不等”這兩個(gè)特點(diǎn)。類似的現(xiàn)象還有很多，如跳高時(shí)落在海綿墊上，跳遠(yuǎn)時(shí)落在沙坑里，船靠碼頭時(shí)靠在車胎上，電器包裝在泡沫塑料墊上，人從高處跳下時(shí)先用腳尖著地等等，道理都是如此。

3.求變力的沖量
如圖所示，長為的輕繩的一端固定在點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為的小球，將小球從點(diǎn)正下方處以一定的初速度水平向右拋出，經(jīng)一定時(shí)間的運(yùn)動(dòng)輕繩被拉直，以后小球?qū)⒁渣c(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。已知輕繩剛被拉直時(shí)繩與豎直方向成角，試求
⑴小球被水平拋出時(shí)的初速度；
⑵在輕繩被拉直的瞬間，圓心點(diǎn)受到的沖量。
【解析】⑴設(shè)經(jīng)過時(shí)間輕繩被拉直，則由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得
解以上兩式，得
，
⑵輕繩剛被拉直的瞬間，小球的瞬時(shí)速度為
設(shè)速度與豎直方向的夾角為，則
所以
顯然，這與輕繩和豎直方向的夾角是相同的，則小球該時(shí)刻的動(dòng)量為
設(shè)輕繩被拉直的方向?yàn)檎较?，則由動(dòng)量定理得
故，圓心點(diǎn)受到的沖量大小為，方向沿輕繩斜向下。
點(diǎn)評(píng)：本題涉及了平拋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)量定理兩部分的知識(shí)，特別是第⑵問求解圓心點(diǎn)受到的沖量大小時(shí)，由于輕繩張力是變力，況且大小也不知道，無法用直接求解，所以根據(jù)動(dòng)量定理用物體動(dòng)量的變化量等效代替變力的沖量是非常方便的。

4.流體問題
一艘帆船在靜水中由于風(fēng)力的推動(dòng)而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，帆面的面積為，風(fēng)速為，船速為（＜），空氣密度為，帆船在勻速前進(jìn)的過程中帆面所受到的平均風(fēng)力大小為多少？
【解析】依題意畫出示意圖如圖所示，以帆船為參考系，從帆面開始逆著風(fēng)的方向取長度為的一段空氣柱為研究對(duì)象，這部分空氣的質(zhì)量為
這部分空氣經(jīng)過時(shí)間后，相對(duì)于帆面速度都變?yōu)?，設(shè)帆船前進(jìn)的方向?yàn)檎较?，?duì)這部分空氣柱則由動(dòng)量定理得
式中的為帆面對(duì)空氣柱的平均作用力大小，由牛頓第三定律可知，帆面所受到的平均風(fēng)力大小為[來
點(diǎn)評(píng)：對(duì)于象氣體、液體這種沒有形狀和大小的流體而言，解決的方法就是根據(jù)題意取出與一段時(shí)間相對(duì)應(yīng)的一定長度的這種物體，即，想辦法“找出”形狀和大小，求出其質(zhì)量，然后根據(jù)其動(dòng)量變化，利用動(dòng)量定理列出方程進(jìn)行求解。

5.動(dòng)量守恒定律的判斷
把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍發(fā)射出子彈時(shí)，關(guān)于槍、子彈和小車的下列說法中正確的是
.槍和子彈組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒
.槍和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒
.只有在忽略子彈和槍筒之間的摩擦的情況下，槍、子彈和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量才近似守恒
.槍、子彈和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒
【解析】對(duì)于槍和子彈自成的系統(tǒng)，在發(fā)射子彈時(shí)由于槍水平方向上受到小車對(duì)它的作用力，所以動(dòng)量是不守恒的，選項(xiàng)錯(cuò)；同理，對(duì)于槍和小車所組成的系統(tǒng)，在發(fā)射子彈的瞬間，槍受到火藥對(duì)它的推力作用，因此動(dòng)量也是不守恒的，選項(xiàng)錯(cuò)；對(duì)于槍、子彈和小車組成的系統(tǒng)而言，火藥爆炸產(chǎn)生的推力以及子彈和槍筒之間的摩擦力都是系統(tǒng)的內(nèi)力，沒有外力作用在系統(tǒng)上，所以這三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量是守恒的，選項(xiàng)錯(cuò)，正確。
【答案】
點(diǎn)評(píng)：判斷動(dòng)量是否守恒，首先要看清系統(tǒng)是由哪些物體所組成的，然后再根據(jù)動(dòng)量守恒的條件進(jìn)行判斷(具備下列條件之一即可)：
①系統(tǒng)不受外力；
②系統(tǒng)受外力，但外力的合力為零；
③系統(tǒng)在某一方向上不受外力或合外力為零；
④系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力或某一方向上外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力。
滿足前三條中的任何一個(gè)條件，系統(tǒng)的動(dòng)量都是守恒的，滿足第四個(gè)條件時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)量是近似守恒。動(dòng)量守恒是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一，它既適用于宏觀、低速的物體，也適用于微觀、高速的物體。

6.人、船模型
一質(zhì)量為、底邊長為的三角形斜劈靜止于光滑的水平桌面上，如圖所示。有一質(zhì)量為的小球由斜劈的頂部無初速滑到底部，試求斜劈發(fā)生的位移為多大？
【解析】小球和斜劈組成的系統(tǒng)在整個(gè)的運(yùn)動(dòng)過程中都不受水平方向的外力作用，所以水平方向上系統(tǒng)的平均動(dòng)量守恒。
設(shè)在小球由斜劈頂部滑到底部的過程中，斜劈發(fā)生的位移大小為，畫出示意圖如圖所示，并規(guī)定斜劈的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，則由動(dòng)量守恒定律得
解得
點(diǎn)評(píng)：①小球和斜劈所組成的系統(tǒng)水平方向上是平均動(dòng)量守恒，這是對(duì)全過程來說的，其實(shí)任意時(shí)刻水平方向上的總動(dòng)量等于零。
②對(duì)這樣的人、船模型，如果設(shè)全過程中兩者對(duì)地位移大小分別為和，則根據(jù)上題中的分析結(jié)果，可得到下面的等式
這樣，就把原來動(dòng)量守恒定律表達(dá)式中物體質(zhì)量與速度的關(guān)系轉(zhuǎn)化成了物體質(zhì)量與對(duì)地位移的關(guān)系，求解位移時(shí)就可以直接利用這個(gè)結(jié)論。但要注意這個(gè)表達(dá)式適用的條件是相互作用的這兩個(gè)物體原來都靜止。

7.子彈打木塊類問題
設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊，并留在木塊中不再射出，子彈鉆入木塊深度為d。求木塊對(duì)子彈的平均阻力的大小和該過程中木塊前進(jìn)的距離。
【解析】子彈和木塊最后共同運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于完全非彈性碰撞。
從動(dòng)量的角度看，子彈射入木塊過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒：
從能量的角度看，該過程系統(tǒng)損失的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能。設(shè)平均阻力大小為f，設(shè)子彈、木塊的位移大小分別為s1、s2，如圖所示，顯然有s1-s2=d
對(duì)子彈用動(dòng)能定理：……①
對(duì)木塊用動(dòng)能定理：……②
①、②相減得：……③
點(diǎn)評(píng)：這個(gè)式子的物理意義是：fd恰好等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失；根據(jù)能量守恒定律，系統(tǒng)動(dòng)能的損失應(yīng)該等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加；可見，即兩物體由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而摩擦產(chǎn)生的熱（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能），等于摩擦力大小與兩物體相對(duì)滑動(dòng)的路程的乘積（由于摩擦力是耗散力，摩擦生熱跟路徑有關(guān)，所以這里應(yīng)該用路程，而不是用位移）。
由上式不難求得平均阻力的大?。?br> 至于木塊前進(jìn)的距離s2，可以由以上②、③相比得出：
從牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式出發(fā)，也可以得出同樣的結(jié)論。由于子彈和木塊都在恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)，位移與平均速度成正比：
[學(xué)科
一般情況下，所以s2d。這說明，在子彈射入木塊過程中，木塊的位移很小，可以忽略不計(jì)。這就為分階段處理問題提供了依據(jù)。象這種運(yùn)動(dòng)物體與靜止物體相互作用，動(dòng)量守恒，最后共同運(yùn)動(dòng)的類型，全過程動(dòng)能的損失量可用公式：…④
當(dāng)子彈速度很大時(shí)，可能射穿木塊，這時(shí)末狀態(tài)子彈和木塊的速度大小不再相等，但穿透過程中系統(tǒng)動(dòng)量仍然守恒，系統(tǒng)動(dòng)能損失仍然是ΔEK=fd（這里的d為木塊的厚度），但由于末狀態(tài)子彈和木塊速度不相等，所以不能再用④式計(jì)算ΔEK的大小。

8.反沖問題
總質(zhì)量為M的火箭模型從飛機(jī)上釋放時(shí)的速度為v0，速度方向水平?；鸺蚝笠韵鄬?duì)于地面的速率u噴出質(zhì)量為m的燃?xì)夂螅鸺旧淼乃俣茸優(yōu)槎啻螅?br> 【解析】火箭噴出燃?xì)馇昂笙到y(tǒng)動(dòng)量守恒。噴出燃?xì)夂蠡鸺Ｓ噘|(zhì)量變?yōu)镸-m，以v0方向?yàn)檎较颍?/p>

9.爆炸問題
拋出的手雷在最高點(diǎn)時(shí)水平速度為10m/s，這時(shí)突然炸成兩塊，其中大塊質(zhì)量300g仍按原方向飛行，其速度測(cè)得為50m/s，另一小塊質(zhì)量為200g，求它的速度的大小和方向。
分析：手雷在空中爆炸時(shí)所受合外力應(yīng)是它受到的重力G=(m1+m2)g，可見系統(tǒng)的動(dòng)量并不守恒。但在爆炸瞬間，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)，外力可以不計(jì)，系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒。
設(shè)手雷原飛行方向?yàn)檎较?，則整體初速度；m1=0.3kg的大塊速度為m/s、m2=0.2kg的小塊速度為，方向不清，暫設(shè)為正方向。
由動(dòng)量守恒定律：
m/s

第33講實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

教學(xué)目標(biāo)
理解實(shí)驗(yàn)原理及操作注意事項(xiàng)，理解用測(cè)量水平位移代替測(cè)量水平速度的原理.
重點(diǎn)：掌握實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)
難點(diǎn)：掌握用測(cè)量水平位移代替測(cè)量水平速度的原理
知識(shí)梳理
實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證動(dòng)量守恒定律．
2.實(shí)驗(yàn)原理
（1）質(zhì)量分別為的兩小球發(fā)生正碰，若碰前運(yùn)動(dòng)，靜止，根據(jù)動(dòng)量守恒定律應(yīng)有：
（2）若能測(cè)出及代入上式，就可驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量是否守恒．
（3）用天平測(cè)出，用小球碰撞前后運(yùn)動(dòng)的水平距離代替．(讓各小球在同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)．其水平速度等于水平位移和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比，而各小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，則它們的水平位移之比等于它們的水平速度之比)則動(dòng)量守恒時(shí)有：．
3.實(shí)驗(yàn)器材
重錘線一條，大小相等、質(zhì)量不同的小球兩個(gè)，斜槽，白紙，復(fù)寫紙，刻度尺，天平一臺(tái)(附砝碼)，圓規(guī)一個(gè)．
4.實(shí)驗(yàn)步驟
（1）先用天平測(cè)出小球質(zhì)量．
（2）按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)切線水平，把被碰小球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰撞時(shí)處于同一水平高度，確保碰后的速度方向水平．
（3）在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙．
（4）在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射小球碰前的球心位置．
（5）先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射小球不碰時(shí)的落地點(diǎn)平均位置P．
（6）把被碰小球放在小支柱上，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟(5)求出入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N．
（7）過O、N在紙上作一直線，取OO′＝2r，O′就是被碰小球碰撞時(shí)的球心豎直投影位置．
（8）用刻度尺量出線段OM、OP、O′N的長度，把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的水平位移數(shù)值代入看是否成立．
（9）整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處．
5.注意事項(xiàng)
（1）斜槽末端必須水平．
（2）調(diào)節(jié)小支柱高度使入射小球和被碰小球球心處于同一高度；調(diào)節(jié)小支柱與槽口間距離使其等于小球直徑．
（3）入射小球每次都必須從斜槽上同一高度滾下．
（4）白紙鋪好后不能移動(dòng)．
（5）入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量，且．
題型講解
1.實(shí)驗(yàn)原理
應(yīng)用以下兩圖中的裝置都可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，試比較兩個(gè)裝置的異同點(diǎn)．
【解析】如圖甲乙都可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，但乙圖去掉支柱，所以有異同點(diǎn)如下：
共同點(diǎn)：入射球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下以保證小球在碰撞前速度相等；被碰小球的質(zhì)量必須小于入射小球的質(zhì)量，以保證它們碰撞后都向前做平拋運(yùn)動(dòng)；用直尺測(cè)水平位移；天平測(cè)質(zhì)量；在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變，式中相同的量要取相同的單位．
區(qū)別點(diǎn)：圖甲中入射小球飛出的水平距離應(yīng)從斜槽的末端點(diǎn)在紙上的垂直投影點(diǎn)O算起(如圖甲所示)而被碰小球飛出的水平距離應(yīng)從它的球心在紙上垂直投影O′算起，所以要測(cè)小球的直徑，驗(yàn)證的公式是

2.實(shí)驗(yàn)知識(shí)運(yùn)用
某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)圖1所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某—固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡．重復(fù)這種操作10次，實(shí)驗(yàn)圖1中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)．B球落點(diǎn)痕跡如實(shí)驗(yàn)圖2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊．
(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為__________cm．
(2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？答：________(填選項(xiàng)號(hào))．
A．水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
B．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
C．測(cè)量A球或B球的直徑
D．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)
E．測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)水平槽面的高度

【解析】(1)將10個(gè)點(diǎn)圈在內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點(diǎn)，可由刻度尺測(cè)得碰撞后B球的水平射程為64.7cm，因最后一位數(shù)字為估計(jì)值，所以允許誤差±0.1cm，因此64.6cm和64.8cm也是正確的．
(2)由動(dòng)量守恒定律①
如果，則同方向，均為正．
將式①×t，則得
從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)飛行時(shí)間t相同，所以需要測(cè)出的量有：為未碰A球的水平射程，為碰后A球的水平射程，為B球碰后的水平射程，的大小或的值．選項(xiàng)A，B，D是必要的．
點(diǎn)評(píng)：此題考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)原理．重點(diǎn)是用最小圓法確定平均落點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)要認(rèn)真細(xì)心，不能馬虎，否則(1)問很可能錯(cuò)為65cm．通常實(shí)驗(yàn)中是分別測(cè)出A、B的質(zhì)量，此題出了點(diǎn)新意，變?yōu)閮汕蛸|(zhì)量之比；由動(dòng)量守恒式來看，顯然是可以的．

碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后物體的速度．彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1，非彈性碰撞的e1．某同學(xué)借用驗(yàn)證動(dòng)力守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）驗(yàn)證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1，實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2（它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞），且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，做好測(cè)量前的準(zhǔn)備，并記下重錘線所指的位置O．
第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上．重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．
第二步，把小球2放在斜槽前端邊緣處C點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞．重復(fù)多次，并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后小球落點(diǎn)的平均位置．
第三步，用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長度．
上述實(shí)驗(yàn)中，
①P點(diǎn)是平均位置，
M點(diǎn)是平均位置，
N點(diǎn)是平均位置
②請(qǐng)寫出本實(shí)驗(yàn)的原理
寫出用測(cè)量物理量表示的恢復(fù)系數(shù)的表達(dá)式．
③三個(gè)落地點(diǎn)距O點(diǎn)的距離OM、OP、ON與實(shí)驗(yàn)所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)系？
【解析】①在實(shí)驗(yàn)的第一步中小球1落點(diǎn)的；
小球1與小球2碰后小球1落點(diǎn)的；
小球2落點(diǎn)的
②小球從槽口C飛出后作平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，假設(shè)為t，則有，，，小球2碰撞前靜止，即；
③OP與小球的質(zhì)量無關(guān)，OM和ON與小的質(zhì)量有關(guān)

高考物理第一輪總復(fù)習(xí)教案030

第14講萬有引力定律及其應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)
1.了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，知道萬有引力定律.
2.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度，會(huì)計(jì)算天體的質(zhì)量和人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度.
重點(diǎn)：運(yùn)用萬有引力定律解決天體模型
難點(diǎn)：了解各種天體模型，知道它們的區(qū)別
知識(shí)梳理
一、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律
1.開普勒第一定律（軌道定律）:所有的行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。
2.開普勒第二定律（面積定律）:對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的相等的面積。（近日點(diǎn)速率最大，遠(yuǎn)日點(diǎn)速率最?。?br> 3.開普勒第三定律（周期定律）：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。
即（M為中心天體質(zhì)量）K是一個(gè)與行星無關(guān)的常量，僅與中心天體有關(guān)

二、萬有引力定律
1.定律內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是相互吸引的，兩個(gè)物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比。
2.表達(dá)式：F=GmM/r2G為萬有力恒量：G=6.67×10-11Nm2/kg。
說明：
(1)公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用。當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)。
(2)質(zhì)量分布均勻的球體可視為質(zhì)點(diǎn)，r是兩球心間的距離。
地球?qū)ξ矬w的引力是物體具有重力的根本原因．但重力又不完全等于引力．這是因?yàn)榈厍蛟诓煌５刈赞D(zhuǎn)，地球上的一切物體都隨著地球自轉(zhuǎn)而繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這就需要向心力．這個(gè)向心力的方向是垂直指向地軸的，它的大小是，式中的r是物體與地軸的距離，ω是地球自轉(zhuǎn)的角速度．這個(gè)向心力來自哪里?只能來自地球?qū)ξ矬w的引力F，它是引力F的一個(gè)分力如右圖，引力F的另一個(gè)分力才是物體的重力mg．
在不同緯度的地方，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω相同，而圓周的半徑r不同，這個(gè)半徑在赤道處最大，在兩極最小(等于零)．緯度為α處的物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力(R為地球半徑)，由公式可見，隨著緯度升高，向心力將減小，在兩極處Rcosα＝0，f＝0．作為引力的另一個(gè)分量，即重力則隨緯度升高而增大．在赤道上，物體的重力等于引力與向心力之差．即．在兩極，引力就是重力．但由于地球的角速度很小，僅為10－5rad／s數(shù)量級(jí)，所以mg與F的差別并不很大．
在不考慮地球自轉(zhuǎn)的條件下，地球表面物體的重力這是一個(gè)很有用的結(jié)論．
從圖1中還可以看出重力mg一般并不指向地心，只有在南北兩極和赤道上重力mg才能向地心．
同樣，根據(jù)萬有引力定律知道，在同一緯度，物體的重力和重力加速度g的數(shù)值，還隨著物體離地面高度的增加而減?。?br> 若不考慮地球自轉(zhuǎn)，地球表面處有，可以得出地球表面處的重力加速度．
在距地表高度為h的高空處，萬有引力引起的重力加速度為g＇，由牛頓第二定律可得：
即
如果在h＝Ｒ處，則g＇＝g/4．在月球軌道處，由于r＝60Ｒ，所以重力加速度g＇＝g/3600．
重力加速度隨高度增加而減小這一結(jié)論對(duì)其他星球也適用．

二、萬有定律的應(yīng)用
1.討論重力加速度g隨離地面高度h的變化情況：物體的重力近似為地球?qū)ξ矬w的引力，即。所以重力加速度，可見，g隨h的增大而減小。
2.算中心天體的質(zhì)量的基本思路：
(1)從環(huán)繞天體出發(fā):通過觀測(cè)環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)的周期T和軌道半徑r;就可以求出中心天體的質(zhì)量M
(2)從中心天體本身出發(fā):只要知道中心天體的表面重力加速度g和半徑R就可以求出中心天體的質(zhì)量M。
3.解衛(wèi)星的有關(guān)問題：在高考試題中，應(yīng)用萬有引力定律解題的知識(shí)常集中于兩點(diǎn)：
一是天體運(yùn)動(dòng)的向心力來源于天體之間的萬有引力。即
二是地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的重力，即從而得出(黃金代換，不考慮地球自轉(zhuǎn))
4.衛(wèi)星：相對(duì)地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星。
①定高：h=36000km②定速：v=3.08km/s③定周期：=24h④定軌道：赤道平面
5.萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用主要是萬有引力提供星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.人造地球衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系
①由得r越大，v越小
②由得r越大，ω越小
③由得r越大，T越大
行星和衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可近似視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而萬有引力是行星、衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。
6.三種宇宙速度
第一宇宙速度(環(huán)繞速度)：由mg=mv2/R=GMm/R2得：V=Km/sV1=7.9km/s，是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度，也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。
第二宇宙速度(脫離速度)：V2=V1=11.2km/s，使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度。
第三宇宙速度(逃逸速度)：V3=16.7km/s，使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。
題型講解
1.天體模型的估算
（1）英國《新科學(xué)家（NewScientist）》雜志評(píng)選出了2008年度世界8項(xiàng)科學(xué)之最，在XTEJ1650-500雙星系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半徑約45km，質(zhì)量和半徑的關(guān)系滿足（其中為光速，為引力常量），則該黑洞表面重力加速度的數(shù)量級(jí)為
A．B．
C．D．
【解析】對(duì)黑洞表面的某一質(zhì)量為m物體有：，又有，聯(lián)立解得，帶入數(shù)據(jù)得重力加速度的數(shù)量級(jí)為，C項(xiàng)正確。
【答案】C
點(diǎn)評(píng)：處理本題要從所給的材料中，提煉出有用信息，構(gòu)建好物理模型，選擇合適的物理方法求解。黑洞實(shí)際為一天體，天體表面的物體受到的重力近似等于物體與該天體之間的萬有引力。

（2）如圖所示為宇宙中有一個(gè)恒星系的示意圖，A為該星系的一顆行星，
它繞中央恒星O運(yùn)行軌道近似為圓，天文學(xué)家觀測(cè)得到A行星運(yùn)動(dòng)的軌道半
徑為R0，周期為T0．
①中央恒星O的質(zhì)量是多大？
②長期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，A行星實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌道與圓軌道總存在一些偏離，且周期性地每隔t0時(shí)間發(fā)生一次最大的偏離，天文學(xué)家認(rèn)為形成這種現(xiàn)象的原因可能是A行星外側(cè)還存在著一顆未知的行星B（假設(shè)其運(yùn)行軌道與A在同一平面內(nèi)，且與A的繞行方向相同），它對(duì)A行星的萬有引力引起A軌道的偏離．根據(jù)上述現(xiàn)象及假設(shè)，你能對(duì)未知行星B的運(yùn)動(dòng)得到哪些定量的預(yù)測(cè)．
【解析】：①設(shè)中央恒星質(zhì)量為M，A行星質(zhì)量為m，則有
①解得：②
②如圖所示，由題意可知：A、B相距最近時(shí)，B對(duì)A的影響最大，且每隔t0時(shí)間相距最近．設(shè)B行星周期為TB，則有：
③
解得：④
該B行星的質(zhì)量為m′，運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為RB，則有
⑤
由①、④、⑤可得：⑥
點(diǎn)評(píng)：本題的難點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)模型的建立，A、B相距最近時(shí)，B對(duì)A的影響最大是一個(gè)重要的隱含條件，在時(shí)間t0內(nèi)A、B運(yùn)動(dòng)的物理量間的關(guān)系是列方程的一個(gè)重要依據(jù)，做這種題型時(shí)要注意認(rèn)真讀題，挖掘出這些條件．本題中根據(jù)周期可求出角速度；根據(jù)B行星運(yùn)動(dòng)的半徑可求出B行星的線速度和向心加速度．

（3）通過觀測(cè)天體表面運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星的周期T，，就可以求出天體的密度ρ。如果某行星有一顆衛(wèi)星沿非?？拷撕阈堑谋砻孀鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則可估算此恒星的密度為多少?
【解析】設(shè)此恒星的半徑為R，質(zhì)量為M，由于衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有G=mR,所以，M=
而恒星的體積V=πR3，所以恒星的密度ρ==。

（4）某顆地球同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一觀察者，他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察被太陽光照射的此衛(wèi)星，試問，春分那天（太陽光直射赤道）在日落12小時(shí)內(nèi)有多長時(shí)間該觀察者看不見此衛(wèi)星？已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T，不考慮大氣對(duì)光的折射。
【解析】：設(shè)所求的時(shí)間為t，用m、M分別表示衛(wèi)星和地球的質(zhì)量，r表示衛(wèi)星到地心的距離.有
春分時(shí)，太陽光直射地球赤道，如圖所示，圖中圓E表示赤道，S表示衛(wèi)星，A表示觀察者，O表示地心.由圖可看出當(dāng)衛(wèi)星S繞地心O轉(zhuǎn)到圖示位置以后（設(shè)地球自轉(zhuǎn)是沿圖中逆時(shí)針方向），其正下方的觀察者將看不見它.據(jù)此再考慮到對(duì)稱性，有
由以上各式可解得

2.重力加速度g隨離地面高度h的變化情況
設(shè)地球表面的重力加速度為g,物體在距地心4R（R是地球半徑）處，由于地球的引力作用而產(chǎn)生的重力加速度g,，則g/g,為
A、1；B、1/9；C、1/4；D、1/16。
【解析】：因?yàn)間=G,g,=G,所以g/g,=1/16,即D選項(xiàng)正確。
【答案】D

3.三個(gè)宇宙速度
人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)，既具有動(dòng)能又具有引力勢(shì)能（引力勢(shì)能實(shí)際上是衛(wèi)星與地球共有的，簡(jiǎn)略地說此勢(shì)能是人造衛(wèi)星所具有的）.設(shè)地球的質(zhì)量為M，以
衛(wèi)星離地還需無限遠(yuǎn)處時(shí)的引力勢(shì)能為零，則質(zhì)量為m的人造衛(wèi)星在距離地心為r處時(shí)的引力勢(shì)能為（G為萬有引力常量）.當(dāng)物體在地球表面的速度等于或大于某一速度時(shí)，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度.用R表示地球的半徑，M表示地球的質(zhì)量，G表示萬有引力常量.試寫出第二宇宙速度的表達(dá)式.
【解析】第二宇宙速度：從地面出發(fā)到脫地軌道需要提供的速度
在地面上剛發(fā)射：，
脫地：，
從地面上發(fā)射后到脫地，機(jī)械能守恒
【答案】
點(diǎn)評(píng)：第一、二宇宙速度的聯(lián)系
第一宇宙速度：從地面出發(fā)到近地軌道需要提供的速度
在地面上剛發(fā)射：，
在近地軌道：
從地面上發(fā)射后到近地軌道，機(jī)械能守恒

4.宇宙飛船問題
（1）2008年9月25日至28日我國成功實(shí)施了“神舟”七號(hào)載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)343千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道，在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是
A．飛船變軌前后的機(jī)械能相等
B．飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)
C．飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度
D．飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度
【解析】A選項(xiàng)飛船點(diǎn)火變軌，前后的機(jī)械能不守恒，所以A不正確。
B選項(xiàng)飛船在圓軌道上時(shí)萬有引力來提供向心力，航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)，B正確。C選項(xiàng)飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期90分鐘小于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期24小時(shí)，根據(jù)可知，飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度，C正確。
D選項(xiàng)飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)只有萬有引力來提供加速度，變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)也是只有萬有引力來提供加速度，所以相等，D不正確。
【答案】BC
點(diǎn)評(píng)：若物體除了重力、彈性力做功以外，還有其他力(非重力、彈性力)不做功，且其他力做功之和不為零，則機(jī)械能不守恒。
根據(jù)萬有引力等于衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可求衛(wèi)星的速度、周期、動(dòng)能、動(dòng)量等狀態(tài)量。由得，由得，由得，可求向心加速度。

（2）我國已于2004年啟動(dòng)“嫦娥繞月工程”，2007年之前將發(fā)射繞月飛行的飛船.已知月球半徑R=1.74×106m，月球表面的重力加速度g=1.62m/s2.如果飛船關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后繞月做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距離月球表面的高度h=2.6×105m，求飛船速度的大小.
【解析】在月球表面①
飛船在軌道上運(yùn)行時(shí)②
由①②式解得:③
代入已知數(shù)據(jù)得:v=1.57×103m/s

5.萬有引力定律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用
重力勢(shì)能EP＝mgh實(shí)際上是萬有引力勢(shì)能在地面附近的近似表達(dá)式，其更精確的表達(dá)式為EP＝－GMm/r，式中G為萬有引力恒量，M為地球質(zhì)量，m為物體質(zhì)量，r為物體到地心的距離，并以無限遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零。現(xiàn)有一質(zhì)量為m的地球衛(wèi)星，在離地面高度為H處繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，地球質(zhì)量未知，試求：
（1）衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度；（2）衛(wèi)星的引力勢(shì)能；（3）衛(wèi)星的機(jī)械能；
（4）若要使衛(wèi)星能依靠慣性飛離地球（飛到引力勢(shì)能為零的地方），則衛(wèi)星至少要具有多大的初速度？
【解析】（1）由牛頓運(yùn)動(dòng)定律：
得：
⑵由引力勢(shì)能的表達(dá)式：
⑶衛(wèi)星的機(jī)械能應(yīng)該是衛(wèi)星的動(dòng)能和勢(shì)能之和，即
得
⑷由機(jī)械能守恒定律，對(duì)地球與衛(wèi)星組成的系統(tǒng)，在地球表面的機(jī)械能與飛到無限遠(yuǎn)處的機(jī)械能相等。設(shè)初速度至少應(yīng)為v
，解得：
點(diǎn)評(píng)：在衛(wèi)星和地球組成的系統(tǒng)內(nèi)，機(jī)械能是守恒的，衛(wèi)星的動(dòng)能可通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度來求，引力勢(shì)能在選擇了無窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能點(diǎn)后，可以用來求，機(jī)械能為兩者之和。