二、天体运动与万有引力的关系
从动力学的角度来看,星体所受中心天体的万有引力是星体作椭圆轨道运动或圆周运动的原因。若将星体的椭圆轨道运动简化为圆周运动,则可得如下规律:
1.加速度与轨道半径的关系:由GGMMma ma得 r2r2
Mmv22.线速度与轨道半径的关系:由G2
m得v rrMm23.角速度与轨道半径的关系:由G2
m r得 r
2r3Mm 2 4.周期与轨道半径的关系:由G2 m r得T 2 GMr T
若星体在中心天体表面附近做圆周运动,上述公式中的轨道半径r为中心天体的半径R。
一、求解星体绕中心天体运动问题的基本思路
二、几种问题类型
1.重力加速度的计算 由GMmGM mgg 得 (R h)2(R h)2
式中R为中心天体的半径,h为物体距中心天体表面的高度。
2.中心天体质量的计算
4 2r3GMm2 2 m()r得M (1)由 r2TGT2
gR2Mm(2)由G2 mg得M RG
式(2)说明了物体在中心天体表面或表面附近时,物体所受重力近似等于万有引力。该式给出了中心天体质量、半径及其表面附近的重力加速度之间的关系,是一个非常有用的代换式。
3.第一宇宙速度的计算
第一宇宙速度是星体在中心天体附近做匀速圆周运动的速度,是最大的环绕速度。
Mmv(1)由G2=m1
得v1 RR2
v(2)由mg=m1
得v1 R
4.中心天体密度的计算 2
433gMm mgM V R 和得 2R34 RG
43 Mm2 2)R 和M V R3 得 (2)由G2 m( 2RT3GT(1)由G
第七章.机械能守恒定律
一、热量、功与功率
1.热量:热量是内能转移的量度,热量的多少量度了从一个物体到另一个物体内能转移的多少。
2.功:功是能量转化的量度, 力做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式。
(1)功的公式:W Flcos (α是力和位移的夹角),即功等于力的大小、位移的大小及力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。热量与功均是标量,国际单位均是J。
(2)力做功的因素:力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素。力做功既可以说成是作用在物体上的力和物体在力的方向上位移的乘积,也可以说成是物体的位移与物体在位移方向上力的乘积。
(3)功的正负:根据W Flcos 可以推出:当0° ≤ α < 90° 时,力做正功,为动力功;当90°< α ≤ 180° 时,力做负功,为阻力功;当 α=90°时,力不做功。
(4)求总功的两种基本法:其一是先求合力再求功;其二是先求各力的功再求各力功的代数和。
3.功率:功跟完成这些功所用的时间的比值叫做功率,表示做功的快慢。
(1)平均功率与瞬时功率公式分别为:和P Fvcos ,式中是F与v之间的夹角。功率是标量,国际单位为W。
(2)额定功率与实际功率:额定功率是动力机械长时间正常工作时输出的最大功率。机械在额定功率下工作,F与v是互相制约的;实际功率是动力机械实际工作时输出的功率,实际功率应小于或等于额定功率,发动机功率不能长时间大于额定功率工作。实际功率P实=Fv,式中力F和速度v都是同一时刻的瞬时值。
二、机械能
1. 动能:物体由于运动而具有的能,其表达式为EK 12mv。 2
2.重力势能:物体由于被举高而具有的势能,其表达式为EP mgh,其中h是物体相对于参考平面的高度。重力势能是标量,但有正负之分,正值表明物体处在参考平面上方,负值表明物体处在参考平面下方。
3.弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,而具有的势能。
弹簧弹性势能的表达式为:EP 12kl,其中k为弹簧的劲度系数,l为弹簧的形变量。 2
三、能量观点
1.动能定理(1)内容:合力所做的功等于物体动能的变化。(2)公式表述:W EK2 EK1或W 1212mv2 mv122
2.机械能守恒定律
(1)内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。
(2)公式表述:121mv2 mgh2 mv12 mgh1或写成EK2+EP2= EK1+EP1 22
(3)变式表述:
①物体系内动能的增加(减小)等于势能的减小(增加);
②物体系内某些物体机械能的增加等于另一些物体机械能的减小。
3.能量守恒定律
(1)内容:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另外一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总和保持不变。
(2)变式表述:
①物体系统内,某些形式能的增加等于另一些形式能的减小;
②物体系统内,某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小。
1-1 电场电流
一、电荷
1.认识电荷
(1)自然界有两种电荷:正电荷和负电荷。
(2)元电荷:任何带电物体所带的电荷量都是e的整数倍,电荷量e叫做元电荷。
(3)点电荷:与质点一样,是理想化的物理模型。只有当一个带电体的形状、大小对它们之间相互作用力的影响可以忽略时,才可以视为点电荷。
(4)电荷的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2.电荷的转移
(1)起电方式:主要有摩擦起电、感应起电和接触起电三种。
(2)起电本质:电子发生了转移。
构成物质的原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子组成。一般情况下,原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多,整个原子显电中性。起电过程的实质都是使电子发生了转移,从而破坏了原子的电中性,得到电子的物体(或物体的一部分)带上负电荷,失去电子的物体(或物体的一部分)带上正电荷。
3.电荷守恒定律:电荷既不能创生,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中,电荷的总量不变。
4.电荷的分布:带电体突出的位置电荷较密集,平坦的位置电荷较稀疏,所以带电体尖锐的部分电场强,容易产生尖端放电。避雷针就是利用了尖端放电的原理。
5.电荷的储存
(1)电容器:两个彼止绝缘且相互靠近的导体就组成了一个电容器。在两个正对的平行金属板中间夹一层绝缘物质——电介质,就形成了一个最简单的平行板电容器。电容器是储存电荷的容器,电容器两极板相对且靠得很近,正负电荷相互吸引,使得两极板上留有等量的异种电荷——电容器就储存了电荷。
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