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【应用万有引力定律时小心陷阱?】 万有引力定律

时间:2019-01-09 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

   普通高中新课程标准实验教科书对万有引力定律是这样叙述的:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与两物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间的距离r的平方成反比,即?
  F=Gm1m2r2.?
  适应范围:两个可以视为质点的任何物体之间,或者是两个均质球之间.如果是两质点,r为两质点间的距离;如果是两个均质的球体,r为两球心之间的距离.?
  在应用万有引力定律时,学生由于理解不够透彻,很容易掉进题目设置的陷阱中.下面举例分析.?
  陷阱1:关于公式F=Gm1m2r2中物理量的意义和r头上的小2?
  例1 假设地球为一密度均匀的球体,若保持其密度不变,而将其半径缩小为12,那么地面上的物体所受地球的万有引力为原来的().?
  A.2倍 B.12 C.4倍 D.18?
  分析:公式中G为万有引力常量,m1、m2分别为两个相互作用物体的质量,r为质点间距离,或为两质量分布均匀的球体球心间的距离,或为一个质量分布均匀的球体球心到球外一质点间的距离.题中保持地球密度不变,而将其半径缩小为12,同时地球的质量也发生变化.根据m=ρV=ρ43πr3可知,地球质量变成原来18.再根据F=Gm1m2r2,得F原=Gm1m2r2,F现=Gm1m2r2=G18m1m2(12r)2=12Gm1m2r2,F现=12F原.?
  答案为B.?
  陷阱2:关于万有引力F=Gm1m2r2公式中的r?
  例2 对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式F=Gm1m2r2,判断当两物体间的距离趋近于零时,万有引力无穷大,当两物体间的距离趋近于无穷时,万有引力趋近于零的说法正确与否??
  分析:该题考查学生是否清楚万有引力的条件,严格地说来此公式只适应于计算质点间的相互作用.当两物体间的距离趋近于无穷时,物体都可以看做质点,公式适应,由公式得到万有引力趋近于零.但两物体间的距离趋近于零时,再小的物体也不可以看作质点,公式不再适应,物体间的万有引力不会变得无穷大,所以上面的说法后半句是对的,前半句是错的.?
  陷阱3:关于万有引力公式中的r和向心力公式中的r含义不同?
  说明:向心加速度和向心力是描述曲线运动的物理量,其计算式为?
  an=v2r=ω2r.?
  Fn=man=mv2r=mω2r.?
  式中r为运动路径的曲率半径.如果物体做圆周运动,r就是圆的半径.?
  当我们把天体的运动简化为匀速圆周运动时,两天体间的万有引力为其提供做圆周运动的向心力.即?
  Fn=F=Gm1m2r2.?
  但公式Fn=man=mv2r=mω2r中的r指的是物体做圆周运动的半径或者是一般曲线运动的曲率半径,而公式Fn=F=Gm1m2r2中的r是两个质点间的距离或者是两个均质球体的球心距.?
  例3 宇宙中有一种双星,它们仅在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动,两星球的质量分别为m1、m2.求两星球做圆周运动的半径之比.?
  分析:两星间距离l,l=r1+r2.两星做圆周运动的向心力为相互间的万有引力,大小相等,方向相反.?
  由牛顿第二定律得到?
  Gm1m2l2=m1ω2r1.?
  Gm1m2l2=m2ω2r2.?
  两式相比,整理得到r1r2=m2m1.
  化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的一门科学,化学物质多若星辰,变化万千,因而由化学现象编制的讨论型化学习题、试题在中学化学教学,尤其是在高中化学教学中比比皆是.笔者从2011年全国各地中考化学试题中精选两道讨论型化学中考题,在我校举行的“中考试题解题能力竞赛”活动中,对22名化学教师体现出了很好的区分度.下面是笔者对两道题的解答和点评.?
  例1 (2011年桂林)一定条件下,一定量的化合物A和O2恰好完全反应,生成44gCO2和9gH2O,则A物质的相对分子质量不可能是().?
  A.26 B.40 C.58 D.90?
  分析:由A+O2→CO2+H2O可知化合物A中一定含C、H元素,因未告知参与反应的氧气质量,故无法确定化合物A中是否含氧元素.?
  解:44gCO2中含C元素的质量为:44g×1244=12g,9gH2O中含H元素的质量为:9g×218=1g,且不同原子的实际质量之比等于其相对原子质量之比.?
  化合物A中C、H元素的原子个数比为1∶1.?
  设化合物A的化学式为(CH)mOn(m为正整数、n为零或正整数).则A的相对分子质量为13m+16n.?
  若13m+16n=26,m=2,n=0,此时A的化学式为C2H2.?
  若13m+16n=40,m、n不可能均为正整数(或m为正整数、n为零),不符.?
  若13m+16n=58,m=2,n=2,此时A的化学式为C2H2O2.?
  若13m+16n=90,m=2,n=4,此时A的化学式为C2H2O4.?
  答案为B.?
  例2 (2011年日照)KNO3和KCl在不同温度时的溶解度如下表.请回答下列问题:?
  温度/℃010203040506070
  溶解度/g
  (1)依据上表数据,绘制KNO3和KCl的溶解度曲线,如图1,则其中能表示KNO3溶解度曲线的是.(填m或n)?
  (2)由表中数据分析可知,KNO3和KCl在某一温度时具有相同的溶解度x,则x的取值范围是.?
  (3)10℃时,131g饱和KCl溶液,蒸发10g水后,再降温到10℃,可析出KCl晶体的质量为.?
  (4)如图2,20℃时将盛有饱和KNO3溶液的小试管放入盛水的烧杯中,向水中加入某物质后,试管中有晶体析出.则加入的物质可能是下列中的(填字母序号).?
  A.氢氧化钠固体 B.生石灰固体 C.冰块 D.硝酸铵固体 E.浓硫酸?
  ?
  分析:(1)是表格与图象的转化,比较容易;(2)涉及对表格数据的细致分析,且落脚点是溶解度(而非温度)有较大难度;(3)相当于是恒温蒸发;(4)有一定的综合性.?
  解:(1)从表格数据KNO3的溶解度受温度影响较大(或直接根据0℃时KNO3的溶解度较KCl小的信息),不难得出答案为m.?
  (2)根据表格数据,T30℃时,KNO3的溶解度均比KCl大,故溶解度相等时的温度为20℃~30℃范围内的某一温度.该温度范围内,31.6g

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