第六章习题演示教学

第六章注意与教学一、判断（）1.注意的基本作用在于其对信息的选择性。

（）2.所有的觉醒状态必定有注意发生。

（）3.全神贯注地听课属于注意。

（）4.晚饭后在校园里漫无目的地散步属于注意。

注意是一种独立的心理活动过程。

（）5.当我们在认真观看电视节目时，对环境中的其他事物，便不会加以格外关注。

这种现象描述的是注意的集中性。

（）6.人的意识对特定对象和范围保持一定的意识强度或紧张度。

这种现象是注意的集中性。

（）7.注意的分散和注意的转移两者内涵相同。

二、填空题1.注意的功能主要有：、和对活动的调节和监督功能。

2.没有预定目的、无需意志努力、不由自主地对一定事物所发生的的注意叫做3.预先有自觉目的，必要时需经过意志努力，主动对一定事物发生的注意叫做4.与自觉目的任务相联系，但无须明显的意志努力的注意叫做5.请在横线上填写以下课堂教学起主导作用的注意种类上课之初开始讲授新内容重点和难点提供直观材材料、动手等下课前三、选择题1.学生正在上课，忽然有人推门进来，大家不由自主地朝他看去。

这属于（）A 有意注意B无意注意C有意后注意D以上都不是2.考场上，同学们聚精会神、专心致志地答题。

这属于（）A 有意注意B无意注意C有意后注意D以上都不是3.学生熟练阅读课文、熟练地骑车等活动属于（）A 有意注意B无意注意C有意后注意D以上都不是4.有的人阅读速度很快，能做到“一目十行”，说明其（）这一品质很强。

A 注意的广度B注意的稳定性C注意的转移D注意的分配5.有的学生课堂上长时间全神贯注，有的学生左顾右盼、东张西望。

这种现象主要描述的是学生的（）这一品质。

A 注意的广度B注意的稳定性C注意的转移D注意的分配6.常言所说“一心二用”、“一心多用”指的是个体的（）品质。

A 注意的广度B注意的稳定性C注意的转移D注意的分配7.上完数学课，接着上语文课，学生的注意随之集中于语文课堂教学内容中去。

这是指（）A 注意的广度B注意的稳定性C注意的转移D注意的分配四、问答题1.简述如何利用无意注意规律应用于教学。

第六章质量与密度本章内容概述本章是八年级上册的重点章，也是难点章.本章涉及到“质量”和“密度”这两个重要物理量.通过讲述质量和天平的使用方法，以及密度概念的引入和测量，使学生对物质及其属性有进一步定量的认识.本章共有4节:1.第1节“质量”，考虑到初中学生的年龄特点，因此用“物体中所含物质的多少”引入质量概念，并且直接给出了质量单位及其换算关系.关于质量的测量，课本介绍了托盘天平的使用方法.2.第2节“物质的密度”，首先让学生体会到体积相同的不同物质（木块、铝块、铁块）的质量不等，表明物质在这方面的性质上存在差异.然后让学生进行“同种物质的质量和体积关系”的探究.利用探究结果:同种物质的质量与体积成正比，且单位体积的同种物质的质量是一个定值，不同物质单位体积的质量不同.因此，可用单位体积的质量来表征物质的这种特点.从而引出密度的概念及其单位.3.第3节“测量密度”，让学生学习使用天平、量筒测量物体的质量和体积，最后用ρ=m/V计算出物质的密度.4.第4节“活动：密度知识应用交流会”，让学生了解密度与温度的联系，了解密度知识的实际应用，运用密度知识解释一些自然现象，以及学会用密度知识去解决一些实际问题.本章教学目标【教学目标】1.在知识与技能方面：让学生知道质量的初步概念及其单位；理解密度的概念及其物理意义，会用天平测量物体的质量、用量筒直接测量液体体积或间接测量不规则固体的体积.会用天平、量筒测量物质的密度，知道密度的应用，能运用密度公式进行有关的计算，能用密度知识解决简单的实际问题.2.在过程与方法方面：在引入密度概念的过程中，让学生体会用控制变量的方法来研究物理量之间的关系；并理解用比值来定义物理量的方法.3.在情感\,态度与价值观方面：让学生在使用天平、量筒测质量、测密度的过程中，培养严谨的科学态度和实事求是的作风.【教学重点】天平、量筒的使用，密度概念的引入，密度公式的应用及物质密度的测量.【教学难点】质量、密度的理解，密度的测量与计算，以及运用密度知识解决一些实际问题.本章课时安排【课时建议】本章共有4节，建议5课时.第1节质量1课时第2节物质的密度1课时第3节测量密度1课时第4节活动：密度知识应用交流会1课时本章复习和总结1课时1.质量课标要求【教学目标】一、知识与技能1.了解质量的初步概念，能正确说出质量的单位和进率，并能正确地进行质量单位换算.2.知道质量是物体的一个基本属性，它不随物体的形状、位置、状态的变化而变化.3.了解测量质量的常见工具.二、过程与方法1.通过观察和比较，形成对质量概念的初步认识.2.通过观察和操作，让学生认识测量质量的工具.三、情感态度与价值观1.学生通过动手操作有关物体形状、位置、状态改变而质量不变的实验，明白科学探究是获取真理的一种重要实验方法.2.通过介绍杆秤，对学生进行爱国主义教育，激发学生的民族自豪感.【教学重点】1.质量概念的理解;质量是物体的一个基本属性，它不随物体的形状、位置、状态的变化而变化.2.知道实验室测量物体质量的工具——天平.【教学难点】1.对质量的单位形成具体的认识，并能正确进行质量单位的换算.2.能正确理解质量、物质、物体之间的区别和联系.【教具准备】练习本1个、矿泉水1瓶、托盘天平和砝码1套、杆秤、多媒体课件.【教学课时】1课时教学设计【新课引入】师我们知道组成物体的物质是有多有少的，也就是说物体中所含物质质量的多少不同.谁来说一说下面甲、乙两人所说的“质量”的含义是否相同？甲：这袋米的质量是多少？乙：这种米的质量如何？生：甲说的质量是指这袋米所含米这种物质的量有多少；乙说的质量是指这种米是否有杂质、是否变质等.师同学们以上的分析都很好.在物理学中，把物体所含物质的多少叫做质量.这就是今天我们要学习的内容.【进行新课】一、认识质量1.物体与物质师我们首先来搞清楚物体与物质的区别，请同学们思考：课桌是用哪些材料制成的？它们谁是物体，谁是物质.生：课桌是用木材制成的.课桌是物体，木材是物质.也就是说：课桌这个物体是由木材这种物质构成的.师请同学们结合日常的观察，再举些身边的事例来说明对质量这个物理量的理解.生1：课桌和凳子都是由木头组成的，它们所含有的木头的多少不一样.生2：书和练习本都是由纸组成的，它们所含有的纸的多少不一样.师同学们说得很好.由此可见，大家认识了质量这个物理量是表示物体所含物质的多少.2.质量是物体的一种属性师同学们，请大家认真观察下面的实验（教师演示实验）：①出示课本，把书卷成筒状；②把书由讲台拿到教室后面；③出示装满水的矿泉水瓶.请学生回答下列问题：（1）上述情况下，书的形状改变了，它的质量是否改变？（2）书的位置改变了，它的质量是否改变？（3）假如把书带到月球上，它的质量是否改变？（4）当这瓶水放入冰箱里面冻成冰时，它的状态改变了，它的质量是否改变？学生观察、交流、分析、讨论，然后回答：没有改变.教师鼓励学生积极发言，并得出结论.归纳：质量是物体的一种基本属性，它不随物体形状、位置、温度、状态的变化而变化.简称“四不变”.3.质量的单位师一杯水我们喝了一口后，杯中水的质量减少了，那到底减少了多少呢？如何准确表示水的质量呢？因此，我们必须知道质量的单位.不同的国家质量的单位不同，如我国过去一直用的质量的单位有：斤、两、钱，现在用的单位：千克（公斤）、克、毫克、吨；英、美国用磅、盎司.国际上为了便于交流、合作，统一了质量的国际单位为：千克，符号是kg.归纳：质量的单位：千克，符号是kg.比千克小的单位有克（g）、毫克（mg），比千克大的单位有吨（t）.它们之间的换算关系是：1t=103kg，1kg=103g，1g=103mg.二、测量质量师我们到商店、超市去买米、水果之类的东西时，售货员用什么工具称量货物的质量？生：电子秤.师同学们再想一想，除了电子秤可以测量质量外，我们还见到哪些测量质量的工具？生（踊跃回答）：测体重用磅秤；到菜场买菜看到用杆秤；称量汽车的质量用地中衡……师同学们回答正确，说明你们平时关心生活、热爱生活，大家就应该这样善于观察.其实，在我们实验室里测量质量的工具是天平，包括托盘天平和物理天平（物理天平也叫学生天平）两种.1.托盘天平的结构教师用多媒体播放课件“托盘天平的结构”，然后拿起托盘天平实物，逐一介绍天平各个部件的构造和作用.教师可以进一步提问，让大家思考为何天平要这样设计，有何作用？（学生讨论、交流并发表看法）.归纳：托盘天平的构造：底座、托盘（两个）、横梁、标尺、游码、平衡螺母、指针、分度盘及相配套的砝码.2.托盘天平的使用教师提出下列问题，并引导学生思考：（多媒体展示）思考题（多媒体课件）：1.如何利用天平测量固体的质量？2.如何利用天平测量液体的质量？3.如何利用天平称取一定质量的固体和液体？师下面我们就来探究上面这些问题.各小组准备好天平和砝码、被称物体.首先，请同学们认真观察老师的操作，仔细琢磨老师的讲解，然后进行规范操作.师托盘天平是比较精密的测量仪器，我们必须严格按照它的使用方法正确进行操作，否则会测量不出正确的结果，甚至损毁天平.下面我们一起学习托盘天平的使用方法.教师用多媒体播放课件“托盘天平的使用说明”.（教师可以边讲解边演示操作步骤，并引导学生思考和讨论为什么要这样操作）托盘天平的使用说明（多媒体课件）将天平放在水平桌面上，使底座水平.调节天平的横梁平衡：首先把游码拨到标尺左端的零刻度线处；其次调节横梁右端的平衡螺母，直到指针在分度盘的中线处.（注：为了保证天平测量的精确性，我们在使用天平之前一定要牢记并完成以上两个操作）称量物体时，左盘放物品，右盘放砝码（且按从大到小的顺序增减砝码），不平衡时可移动游码，直至平衡；称量结果=砝码质量+游码所对刻度值教师引导学生独立完成调节天平的实验.教师巡视指导，并提出下列思考题：（用多媒体展示）思考题（多媒体课件）：1.将游码移到标尺上的0刻度线上时，是游码左边还是右边与0刻度线对齐？2.横梁平衡的标志是什么？3.若横梁左边高右边低，应将右边的平衡螺母向哪边调？如果是右边高左边低，又该如何调？学生回答：（教师适时点评）1.游码的左边对齐0刻度线.2.横梁平衡的标志是指针指在分度盘的中线处.3.左端高时，平衡螺母向左移动；右端高时，平衡螺母向右移动.师：大家从实践中，获得的经验非常好，可以总结：调节天平平衡时，哪端高就将平衡螺母往哪端调.（便于学生记住）师：请同学们思考为什么加砝码时，要按从大到小的顺序添加？（教师可将“从大到小”和“从小到大”的两种加砝码情况演示给学生看，并让学生观察哪种容易，便于较快进行测量）学生讨论后得出结论：按从大到小的顺序加砝码更加便于测量.3.托盘天平的读数教师引导学生仔细观察托盘天平的刻度线和砝码，然后思考下列问题：（用多媒体展示）思考题（多媒体课件）：1.请你观察砝码盒里有多少种不同质量的砝码？2.请你说说天平标尺上，一个小格相当于多大质量的砝码，标尺上最右端表示多少克？3.读数时，是以游码左边还是右边所对应的刻度线为准？4.读数时，是先读大砝码还是小砝码？5.物体的质量如何计算？学生回答：（讨论、交流后积极发言）1.砝码盒里一般有4种砝码（50g\,20g\,10g\,5g）（答案不唯一，合理即可）2.标尺上每个小格代表0.2g（答案不唯一，合理即可）3.读数时，以游码左边对应的刻度线为准.4.先读大的砝码，后读小的砝码.5.被测物体的质量等于右盘中全部砝码的质量之和加上游码所对应的刻度值，即m物=m砝+m游提醒：计算物体的质量时要注意单位的统一，且计算结果必须要附上单位.归纳：正确使用天平的方法：水平放置调节横梁平衡：游码归零；调节平衡螺母（哪端高就往哪端调）测量：左物右码；按从大到小增减砝码；砝码不够，移动游码物体质量=砝码+游码示数（m物=m砝+m游）记录结果：数值+单位整理器材4.用天平称固体和液体质量.师首先，请大家回忆一下，前面我们在第五章学习温度计的使用中有哪些注意事项，接下来我们可以试着去推知托盘天平的注意事项.生（踊跃回答）：①每个天平都有自己的“量程”，也就是它所能称的最大质量，被测物体的质量不能超过天平的量程.②向盘中加减砝码时，要用镊子，不能用手接触砝码，不能把砝码弄湿、弄脏.③潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中.师：我们要称量30g左右的盐和要称量20g左右水.应该如何测量？生：测量粉末状的物体或化学药品时可以将它们放在纸上进行称量.（不过，为了称量准确应在天平的左右两盘各放一张相同的纸，再调节天平平衡）师大家回答很正确请大家思考，如何用天平称量一定质量的水？如称取22.5g的水.学生讨论、交流后发表看法：先称量出容器的质量m1，然后称量出容器和水的总质量m2,二者之差即为水的质量m=m2-m1.师：思路很正确，但是如何才能做到两者之差刚好是所需要的水的质量呢？生：先称量出容器的质量m1,要称取的水与容器的总质量就为m1+22.5g,那么在称量总质量前，不妨在右盘中加入m1+20g砝码，游码移到标尺上2.5g刻度值处，然后在左盘容器中逐渐加水至天平横梁恢复平衡为止.教师将这个称量22.5g水的实验演示给学生看，提醒学生当天平接近平衡时，改用胶头滴管进行吸取或添加少量的水.学生分组进行“称量固体质量”、“称量液体质量”、“称量一定质量的固体”、“称量一定质量的液体”的实验，教师巡视指导.课堂演练完成练习册中本课时对应课堂作业部分.【教师结束语】大家这节课的收获确实不少，我们共同学习了质量的概念和表示质量大小的单位及质量的测量工具，我们知道质量是物理学中一个重要的概念，是属性量，它不随物体形状、位置和状态（温度）的改变而改变.我们共同学习了天平的正确使用方法，知道了如何利用天平测量物体的质量.这节课我们就学到这，谢谢!课后作业完成练习册中课后习题，并预习下一节完成练习册中课前预习部分.教学板书教学反思1.在探究物体的质量不随物体的形状、位置和状态的改变而改变时，可以采用电子秤称量物体的质量进行比较，这样更易于帮助学生理解质量是物体的一种属性.2.关于学习托盘天平使用方法的教学设计，还可以变换一种方式，效果可能更好.可以将托盘天平的使用方法制成“使用说明书”印发给学生，让学生经过阅读、讨论、动手操作，进行探究学习，更能体现学生在学习中的主体地位，让他们通过自学、合作、探究等形式，掌握正确使用托盘天平的方法.2.物质的密度课标要求【教学目标】一、知识与技能1.理解密度的物理意义.2.知道密度的公式，能用公式进行计算.能用密度知识解决简单的实际问题.3.知道密度单位的写法、读法及换算.二、过程与方法1.通过经历密度概念的建立过程，学习建立科学概念的思维方法.2.熟悉量筒的使用方法.三、情感态度与价值观1.密度反映的是物质本身所具有的特性.通过探究活动，使学生对物质属性的认识有新的拓展.2.通过量筒、天平使用的技能训练，培养学生严谨的科学态度与协作精神.【教学重点】理解密度的物理意义.知道密度的公式，能用公式进行计算.【教学难点】学生对“密度是物质本身所具有的特性”的认识，以及密度单位的写法、读法及换算.【教具准备】教师：多媒体课件、铜丝、铁丝、铝丝、一杯水、一杯酒精、颜色相同的铁块和塑料块.学生：托盘天平和砝码、相同体积的铜块、铁块和铝块、不同体积的铜块、铁块、铝块和肥皂块、大注射器等.【教学课时】1课时教学设计【新课引入】教师向学生展示铜丝、铁丝、铝丝、一杯水、一杯酒精（出示后放在讲桌上），并提问：①这里有铜丝、铁丝、铝丝、一杯水和一杯酒精，你能把它们分辨出来吗？②请你说说你是怎么分辨的？学生交流讨论后，积极发言：要分辨物质，就要知道物质所具有的一些特性，如颜色、气味、软硬等，就是物质的不同特性.依据这几种特性，利用我们的眼、鼻、手等感觉器官，就能将上面五种物质分辨出来.教师再出示颜色相同的铁块和塑料块，引导学生思考如何区别它们.学生思考：从颜色、气味、味道、硬度等都不好区分，能不能利用一种更好的判定方法来区分这两种物质呢？教师趁机引入新课：好，我们今天就介绍一种新的区分物质的方法——密度.【进行新课】一、认识密度师我们生活中经常有这样的问题.铁块和木头谁重?怎么比较铁块和木头谁重？这一类问题好像并不容易回答，我们的办法是取等体积这两种物质才好比较.1.探究相同体积的不同物质质量与体积的关系师我这里有颜色、体积相同的铁块和塑料块，如果能比较它们的质量大小，是不是可以判断出哪一个是铁块，哪一个是塑料块？学生思考、交流:①用手掂量一下就可以区分开；②用天平称量（也可以拿出一个已调节好的托盘天平，分别把两物块放在两盘中，下沉的那端是铁块.）师回答正确.下面就请几位同学上台来帮忙鉴定下.(教师出示一台天平,指导学生演示操作.）师由此可见，相同体积的不同物质的质量不同也是物质的一种特性，我们可以用来鉴别物质.师下面请同学们利用桌上的器材（其中铜块、铁块、铝块的体积都是10cm3），研究一下相同体积的不同物质的质量是否相同.并将实验数据填入下表：（用多媒体展示）探究相同体积的不同物质质量与体积的关系（多媒体课件）学生实验过程中教师巡视，发现问题及时启发与指导.学生实验结束后，教师选取几个小组的数据投影展示，并让其小组成员根据所测数据得出结论.结论：相同体积的不同物质质量一般不同，不同物质的质量与体积的比值不同.2.探究同种物质质量与体积的关系.师日常生活中很容易收集到体积不同的同类物质，例如，铁钉、铁块等.它们的质量与体积的比值相同吗？如何探究？生：用天平称它们的质量、量筒测量它们的体积，然后计算1cm3的物体内的质量是否相同.师大家思路很正确，请大家先阅读课本第116页，学习量筒测体积的方法.师根据我们制定的计划和天平、量筒的使用方法，大家分成四个小组，分别测出铁钉与螺母，大小石块的质量与体积记录下数据，计算出每1cm3的物质质量，各小组实验完成后汇报你的实验结果.学生分组实验，教师准备统计数据表格.学生实验后，教师选取几个小组的数据投影展示，并让其小组成员根据所测数据得出结论，并分析质量与对应体积比值的特征.结论：同种物质的质量与它的体积成正比，质量与体积的比值相同.在以上实验探究和分析的基础上，教师进一步指出：质量和体积的比值表示单位体积的质量.同种物质的单位体积的质量是相同的；不同物质的单位体积的质量一般是不同的.可见，单位体积的质量反映了物质的一种特性.物理学中，某种物质组成的物体的质量与它的体积之比，叫做这种物质的密度.密度在数值上等于物质单位体积的质量.师请大家阅读课本第118页各种物质在常温常压下的密度，看看有什么规律.生1：一般来说，不同物质的密度不同.生2：通常，固体的密度大，液体的密度次之，气体的最小.生3：在液体中，水银的密度最大.3.密度是物质的一种属性师物质的密度由物质的种类（本身特性）决定.同一种类物质m 和V 的比值不变，即ρ值相同，不同种类物质的ρ值一般不同.密度是物质的一种属性，它与物体的质量多少、体积的多少无关.不能简单地说，物质的密度ρ跟物体的质量m成正比，跟体积V成反比.同学们对物理知识的学习，尤其是一些物理公式，一定不要死记硬背，要学会运用数学方法研究物理问题.例题1（多媒体展示）小华和他的同伴为了研究物质的某种属性，他们找来大小不同的蜡块和大小不同的干松木做实验，实验得到如下数据：（1）请你用图象把这两种物质的质量随体积变化的情况在图甲中表示出来，并对照图象分析.（2）由蜡块（或干松木）的图象可以看出：.（3）由蜡块和干松木的图象可以看出：.解析:（1）利用描点法作图，即取一个体积对应一个质量表示一个点，然后连接两点即为该物质的图象；（2）由图象可看出是一条直线，说明同种物质的质量与体积成正比；（3）不同物质，直线的倾斜程度不同，即表明质量与体积的比值不等；答案：（1）如图乙；（2）同种物质质量与体积成正比;（3）不同物质，质量与体积的比值不等.二、密度的应用师密度跟我们的生活密切相关，我们知道了密度的计算公式ρ=mV,那大家思考下：在这个公式中有三个物理量，从数学的角度考虑，任意知道两个物理量，就可以计算出第三个物理量.那利用这个公式除了求密度之外还可以有什么用处呢？学生讨论后得出结论：还可以用来计算不便于直接测量的物体质量或体积.归纳：密度公式的应用：利用公式m=ρV，求质量m；利用公式,求体积V.师大家回答正确.下面我们就来看几个例题.例题2教师用多媒体展示课本第119页例题，引导学生认真思考并积极发言，教师讲解、总结、评价.注意：（1）在计算过程中，要有必要的文字叙述和公式，不能只写计算过程；（2）如果单位不一致，必须要统一，可以就密度单位来处理体积或质量的单位；（3）计算的结果必须由数值和单位一起组成.点评：这道题告诉我们，当一个物体的质量不便于直接测量时，可以借助测量体积V，根据密度表查出该物质的密度，运用密度公式变形为m=ρV 来计算.例题3（多媒体展示）一个质量为0.25kg的玻璃瓶，盛满水时称得质量是1.5kg，则这个玻璃瓶的容积是m3.它最多能kg的酒精（酒精的密度ρ=0.8×103kg/m3）.答案：1.25×10-31课堂演练完成练习册中本课时对应课堂作业部分.【教师结束语】本节课我们先是一起测量相同体积的不同物质的质量，发现它们的质量不等，由此得出结论：相同体积的不同物质的质量不同，即单位体积的不同物质的质量不同.接着进一步探究同种物质的质量与体积的关系，发现同种物质的质量与体积的比值是定值，即同种物质的质量跟体积成正比.综合上述两种探究的结果，水到渠成引出密度这个物理量.进而介绍密度的相关知识，如单位、定义式，应用密度来鉴别物质计算质量和体积等.课后作业完成练习册中课后习题，并预习下一节完成练习册中课前预习部分.教学板书教学反思1.密度是一个抽象概念，但我们经常用到它.生活中我们说铁块比木头重，实际上是比较了相同体积的两者铁块质量比木头大，这样便引入了密度的定义，即某种物质组成的物体的质量与体积之比.要引导学生多用密度去解释生活中的事例.2.要想让学生更深入理解密度知识，就要引导学生去探究同种物质质量与体积的关系，从而让学生明白密度是物质的一种属性.。

习题课2 变轨问题双星问题[学习目标] 1.理解赤道物体、同步卫星和近地卫星的区别.2.会分析卫星(或飞船)的变轨问题.3.掌握双星的运动特点及其问题的分析方法.一、“赤道上物体”“同步卫星”和“近地卫星”的比较例1如图1所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星.三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为v A、v B、v C，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为T A、T B、T C，向心加速度分别为a A、a B、a C，则( )图1A.ωA＝ωC<ωBB.T A＝T C<T BC.v A＝v C<v BD.a A＝a C>a B答案 A解析同步卫星与地球自转同步，故T A＝T C，ωA＝ωC，由v＝ωr及a＝ω2r得v C>v A，a C>a A同步卫星和近地卫星，根据GMmr2＝mv2r＝mω2r＝m4π2T2r＝ma，知v B>v C，ωB>ωC，T B<T C，a B>a C.故可知v B>v C>v A，ωB>ωC＝ωA，T B<T C＝T A，a B >a C >a A .选项A 正确，B 、C 、D 错误.同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较1.同步卫星和近地卫星相同点：都是万有引力提供向心力即都满足GMm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T2r ＝ma n .由上式比较各运动量的大小关系，即r 越大，v 、ω、a n 越小，T 越大. 2.同步卫星和赤道上物体 相同点：周期和角速度相同 不同点：向心力来源不同 对于同步卫星，有GMm r2＝ma n ＝mω2r 对于赤道上物体，有GMm r2＝mg ＋mω2r ， 因此要通过v ＝ωr ，a n ＝ω2r 比较两者的线速度和向心加速度的大小.针对训练1 (多选)关于近地卫星、同步卫星、赤道上的物体，以下说法正确的是( ) A.都是万有引力等于向心力B.赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度、角速度都相等C.赤道上的物体和近地卫星的线速度、周期不同D.同步卫星的周期大于近地卫星的周期 答案 CD解析 赤道上的物体是由万有引力的一个分力提供向心力，A 项错误；赤道上的物体和同步卫星有相同周期和角速度，但线速度不同，B 项错误；同步卫星和近地卫星有相同的中心天体，根据GMm r 2＝m v 2r ＝m 4π2T 2r 得v ＝GMr ，T ＝2π r 3GM，由于r 同>r 近，故v 同<v 近，T 同>T 近，D 项正确；赤道上物体、近地卫星、同步卫星三者间的周期关系为T 赤＝T 同>T 近，根据v ＝ωr 可知v 赤<v 同，则线速度关系为v 赤<v 同<v 近，故C 项正确. 二、人造卫星的变轨问题 1.卫星的变轨问题卫星变轨时，先是线速度v 发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r 发生变化.(1)当卫星减速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r减小，万有引力大于所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变迁.(2)当卫星加速时，卫星所需的向心力F 向＝m v 2r增大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变迁.以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据. 2.飞船对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图2甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.图2(2)同一轨道飞船与空间站对接如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.例2 如图3所示为卫星发射过程的示意图，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，最后再一次点火，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，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( )图3A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期C.卫星在轨道1上经过Q 点时的速率大于它在轨道2上经过Q 点时的速率D.卫星在轨道2上经过P 点时的加速度小于它在轨道3上经过P 点时的加速度 答案 B解析 卫星在圆轨道上做匀速圆周运动时有：G Mm r 2＝m v 2r ，v ＝ GMr因为r 1＜r 3，所以v 1＞v 3，A 项错误， 由开普勒第三定律知T 3>T 2，B 项正确；在Q 点从轨道1到轨道2需要做离心运动，故需要加速. 所以在Q 点v 2Q >v 1Q ，C 项错误.在同一点P ，由GMmr 2＝ma n 知，卫星在轨道2上经过P 点的加速度等于它在轨道3上经过P 点的加速度，D 项错误.判断卫星变轨时速度、加速度变化情况的思路：(1)判断卫星在不同圆轨道的运行速度大小时，可根据“越远越慢”的规律判断.(2)判断卫星在同一椭圆轨道上不同点的速度大小时，可根据开普勒第二定律判断，即离中心天体越远，速度越小.(3)判断卫星由圆轨道进入椭圆轨道或由椭圆轨道进入圆轨道时的速度大小如何变化时，可根据离心运动或近心运动的条件进行分析.(4)判断卫星的加速度大小时，可根据a ＝Fm ＝G M r2判断.针对训练2 (多选)如图4所示，发射同步卫星的一般程序是：先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P 点变轨，进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P 点，远地点为同步圆轨道上的Q 点)，到达远地点Q 时再次变轨，进入同步轨道.设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v 1，在椭圆形转移轨道的近地点P 点的速率为v 2，沿转移轨道刚到达远地点Q 时的速率为v 3，在同步轨道上的速率为v 4，三个轨道上运动的周期分别为T 1、T 2、T 3, 则下列说法正确的是( )图4A.在P 点变轨时需要加速，Q 点变轨时要减速B.在P 点变轨时需要减速，Q 点变轨时要加速C.T 1＜T 2＜T 3D.v 2＞v 1＞v 4＞v 3 答案 CD解析 卫星在椭圆形转移轨道的近地点P 时做离心运动，所受的万有引力小于所需要的向心力，即G Mm r 1 2＜m v 2 2r 1，而在圆轨道时万有引力等于向心力，即G Mm r 1 2＝m v 12r 1，所以v 2＞v 1；同理，由于卫星在转移轨道上Q 点做离心运动，可知v 3＜v 4，故选项A 、B 错误；又由人造卫星的线速度v ＝GMr可知v 1＞v 4，由以上所述可知选项D 正确；由于轨道半径r 1＜r 2＜r 3，由开普勒第三定律r 3T2＝k (k 为常量)得T 1＜T 2＜T 3，故选项C 正确.三、双星问题例3 两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O 为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图5所示.已知双星的质量分别为m 1和m 2，它们之间的距离为L ，求双星的运行轨道半径r 1和r 2及运行周期T .图5答案 r 1＝Lm 2m 1＋m 2 r 2＝Lm 1m 1＋m 2 T ＝4π2L3G (m 1＋m 2)解析 双星间的引力提供了各自做圆周运动的向心力 对m 1：Gm 1m 2L2＝m 1r 1ω2， 对m 2：Gm 1m 2L2＝m 2r 2ω2，且r 1＋r 2＝L ， 解得r 1＝Lm 2m 1＋m 2，r 2＝Lm 1m 1＋m 2. 由G m 1m 2L 2＝m 1r 14π2T 2及r 1＝Lm 2m 1＋m 2得周期T ＝4π2L3G (m 1＋m 2).1.双星问题的特点(1)两星的运动轨道为同心圆，圆心是它们之间连线上的某一点. (2)两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供. (3)两星的运动周期、角速度相同.(4)两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r 1＋r 2＝L .2.双星问题的处理方法：双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力，即Gm 1m 2L2＝m 1ω2r 1＝m 2ω2r 2.针对训练 3 如图6所示，两个星球A 、B 组成双星系统，它们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.已知A 、B 星球质量分别为m A 、m B ，万有引力常量为G ，求L 3T2(其中L 为两星中心距离，T 为两星的运动周期).图6答案G (m A ＋m B )4π2解析 设A 、B 两个星球做圆周运动的半径分别为r A 、r B .则r A ＋r B ＝L ，对星球A ：G m A m B L 2＝m A r A 4π2T 2，对星球B ：G m A m B L 2＝m B r B 4π2T 2，联立以上三式求得L 3T 2＝G (m A ＋m B )4π2.1.(“同步卫星”与“赤道物体”及近地卫星的比较)(多选)如图7所示，同步卫星与地心的距离为r ，运行速率为v 1，向心加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球半径为R ，则下列比值正确的是( )图7A.a 1a 2＝rR B.a 1a 2＝(R r)2C.v 1v 2＝r RD.v 1v 2＝R r答案 AD解析 地球同步卫星：轨道半径为r ，运行速率为v 1，向心加速度为a 1； 地球赤道上的物体：轨道半径为R ，随地球自转的向心加速度为a 2； 以第一宇宙速度运行的卫星为近地卫星，其轨道半径为R . 对于卫星，其共同特点是万有引力提供向心力，则G Mm r 2＝m v 2r ，故 v 1v 2＝Rr. 对于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同特点是角速度相等，则a ＝ω2r ，故 a 1a 2＝r R.2.(卫星的变轨问题) (多选)肩负着“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三号”沿地月转移轨道直奔月球，如图8所示，在距月球表面100 km 的P 点进行第一次制动后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，之后，卫星在P 点又经过第二次“刹车制动”，进入距月球表面100 km 的圆形工作轨道Ⅱ，绕月球做匀速圆周运动，在经过P 点时会再一次“刹车制动”进入近月点距月球表面15公里的椭圆轨道Ⅲ，然后择机在近月点下降进行软着陆，则下列说法正确的是( )图8A.“嫦娥三号”在轨道Ⅰ上运动的周期最长B.“嫦娥三号”在轨道Ⅲ上运动的周期最长C.“嫦娥三号”经过P 点时在轨道Ⅱ上运动的线速度最大D.“嫦娥三号”经过P 点时，在三个轨道上的加速度相等 答案 AD解析 由于“嫦娥三号”在轨道Ⅰ上运动的半长轴大于在轨道Ⅱ上运动的半径，也大于轨道Ⅲ的半长轴，根据开普勒第三定律可知，“嫦娥三号”在各轨道上稳定运行时的周期关系为T Ⅰ＞T Ⅱ＞T Ⅲ，故A 正确，B 错误；“嫦娥三号”在由高轨道降到低轨道时，都要在P 点进行“刹车制动”，所以经过P 点时，在三个轨道上的线速度关系为v Ⅰ＞v Ⅱ＞v Ⅲ，所以C 错误；由于“嫦娥三号”在P 点时的加速度只与所受到的月球引力有关，故D 正确.3.(双星问题) 如图9所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O 点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L ，质量之比为m 1∶m 2＝3∶2，下列说法中正确的是( )图9A.m 1、m 2做圆周运动的线速度之比为3∶2B.m 1、m 2做圆周运动的角速度之比为3∶2C.m 1做圆周运动的半径为25LD.m 2做圆周运动的半径为25L答案 C解析 设双星m 1、m 2距转动中心O 的距离分别为r 1、r 2，双星绕O 点转动的角速度为ω，据万有引力定律和牛顿第二定律得Gm 1m 2L2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，又r 1＋r 2＝L ，m 1∶m 2＝3∶2 所以可解得r 1＝25L ，r 2＝35Lm 1、m 2运动的线速度分别为v 1＝r 1ω，v 2＝r 2ω，故v 1∶v 2＝r 1∶r 2＝2∶3. 综上所述，选项C 正确.课时作业一、选择题(1～6为单项选择题，7～10为多项选择题)1.某双星由质量不等的星体S 1和S 2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C 做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为T ，S 1到C 点的距离为r 1，S 1和S 2之间的距离为r ，已知万有引力常量为G ，由此可求出S 2的质量为( ) A.4π2r 2(r －r 1)GT2B.4π2r 13GT 2C.4π2r3GT 2D.4π2r 2r 1GT2答案 D解析 设S 1和S 2的质量分别为m 1、m 2，对于S 1有G m 1m 2r 2＝m 1⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 1，得m 2＝4π2r 2r 1GT 2.2.两个质量不同的天体构成双星系统，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是( ) A.质量大的天体线速度较大 B.质量小的天体角速度较大 C.两个天体的向心力大小一定相等 D.两个天体的向心加速度大小一定相等 答案 C解析 双星系统的结构是稳定的，故它们的角速度相等，故B 项错误；两个星球间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知，两个天体的向心力大小相等，而天体质量不一定相等，故两个天体的向心加速度大小不一定相等，故C 项正确，D 错误；根据牛顿第二定律，有：Gm 1m 2L2＝m 1ω2r 1＝m 2ω2r 2 其中：r 1＋r 2＝L 故r 1＝m 2m 1＋m 2L r 2＝m 1m 1＋m 2L故v 1v 2＝r 1r 2＝m 2m 1故质量大的天体线速度较小，故A 错误.3. 如图1所示，地球赤道上的山丘e 、近地卫星p 和同步卫星q 均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动.设e 、p 、q 的线速度大小分别为v 1、v 2、v 3，向心加速度分别为a 1、a 2、a 3，则( )图1A.v 1＞v 2＞v 3B.v 1＜v 2＜v 3C.a 1＞a 2＞a 3D.a 1＜a 3＜a 2答案 D解析 卫星的速度v ＝GMr，可见卫星距离地心越远，即r 越大，则线速度越小，所以v 3＜v 2.q 是同步卫星，其角速度ω与地球自转角速度相同，所以其线速度v 3＝ωr 3＞v 1＝ωr 1，选项A 、B 均错误.由G Mm r 2＝ma n ，得a n ＝GM r2，同步卫星q 的轨道半径大于近地卫星p 的轨道半径，可知向心加速度a 3＜a 2.由于同步卫星q 的角速度ω与地球自转的角速度相同，即与地球赤道上的山丘e 的角速度相同，但q 的轨道半径大于e 的轨道半径，根据a ＝ω2r 可知a 1＜a 3.根据以上分析可知，选项D 正确，选项C 错误.4.设地球半径为R ，a 为静止在地球赤道上的一个物体，b 为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，c 为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为r .下列说法中正确的是( ) A.a 与c 的线速度大小之比为r R B.a 与c 的线速度大小之比为R rC.b 与c 的周期之比为r RD.b 与c 的周期之比为R rR r答案 D解析 物体a 与同步卫星c 角速度相等，由v ＝rω可得，二者线速度大小之比为R r，选项A 、B 均错误；而b 、c 均为卫星，由T ＝2πr 3GM 可得，二者周期之比为R r Rr，选项C 错误，D 正确.5.如图2所示，我国发射“神舟十号”飞船时，先将飞船发送到一个椭圆轨道上，其近地点M 距地面200 km ，远地点N 距地面340 km.进入该轨道正常运行时，通过M 、N 点时的速率分别是v 1和v 2.当某次飞船通过N 点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340 km 的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，这时飞船的速率为v 3，比较飞船在M 、N 、P 三点正常运行时(不包括点火加速阶段)的速率大小和加速度大小，下列结论正确的是( )图2A.v 1＞v 3＞v 2，a 1＞a 3＞a 2B.v 1＞v 2＞v 3，a 1＞a 2＝a 3C.v 1＞v 2＝v 3，a 1＞a 2＞a 3D.v 1＞v 3＞v 2，a 1＞a 2＝a 3 答案 D解析 根据万有引力提供向心力，即GMm r 2＝ma n 得：a n ＝GMr2，由图可知r 1＜r 2＝r 3，所以a 1＞a 2＝a 3；当某次飞船通过N 点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340 km 的圆形轨道，所以v 3＞v 2，根据GMm r 2＝mv 2r得：v ＝GMr，又因为r 1＜r 3，所以v 1＞v 3，故v 1＞v 3＞v 2.故选D.6.如图3，拉格朗日点L 1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动.据此，科学家设想在拉格朗日点L 1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动.以a 1、a 2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a 3表示地球同步卫星向心加速度的大小.以下判断正确的是( )图3A.a 2>a 3>a 1B.a 2>a 1>a 3C.a 3>a 1>a 2D.a 3>a 2>a 1答案 D7.如图4，航天飞机在完成太空任务后，在A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B 为轨道Ⅱ上的近地点，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有( )图4A.在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于经过B 的速度B.在轨道Ⅱ上经过A 的速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的速度C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A 的向心加速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的向心加速度 答案 ABC8.我国发射的“北斗系列”卫星中同步卫星到地心距离为r ，运行速率为v 1，向心加速度为a 1；在地球赤道上的观测站的向心加速度为a 2，近地卫星做圆周运动的速率为v 2，向心加速度为a 3，地球的半径为R ，则下列比值正确的是( )A.a 1a 2＝r RB.a 2a 3＝R 3r 3C.a 1a 3＝r RD.a 1a 2＝R 2r2 答案 AB解析 由于在地球赤道上的观测站的运动和同步卫星的运动具有相同的角速度，根据a n ＝rω2可知a 1a 2＝rR ，A 项正确，D 项错误；再根据近地卫星做圆周运动的向心加速度为a 3，由万有引力定律和牛顿第二定律F ＝GMm r 2＝ma n 可知a 1a 3＝R 2r 2，由a 1a 3＝R 2r 2，a 1a 2＝r R 知a 2a 3＝R 3r3，因此B 项正确，C 项错误.9.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不会因为万有引力的作用而吸引到一起.如图5所示，某双星系统中A 、B 两颗天体绕O 点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比r A ∶r B ＝1∶2，则两颗天体的( )图5A.质量之比m A ∶m B ＝2∶1B.角速度之比ωA ∶ωB ＝1∶2C.线速度大小之比v A ∶v B ＝1∶2D.向心力大小之比F A ∶F B ＝2∶1 答案 AC解析 双星都绕O 点做匀速圆周运动，由两者之间的万有引力提供向心力，角速度相等，设为ω.根据牛顿第二定律，对A 星：G m A m B L2＝m A ω2r A ① 对B 星：Gm A m B L2＝m B ω2r B ② 联立①②得m A ∶m B ＝r B ∶r A ＝2∶1.根据双星的条件有：角速度之比ωA ∶ωB ＝1∶1，由v ＝ωr 得线速度大小之比v A ∶v B ＝r A ∶r B ＝1∶2，向心力大小之比F A ∶F B ＝1∶1，选项A 、C 正确，B 、D 错误.10. 如图6所示，a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是( )图6A.b 、c 的线速度大小相等，且大于a 的线速度B.a 加速可能会追上bC.c 加速可追上同一轨道上的b ，b 减速可等到同一轨道上的cD.a 卫星由于某种原因，轨道半径缓慢减小，仍做匀速圆周运动，则其线速度将变大 答案 BD解析 因为b 、c 在同一轨道上运行，故其线速度大小、加速度大小均相等.又由b 、c 轨道半径大于a 轨道半径，由v ＝GMr可知，v b ＝v c ＜v a ，故选项A 错；当a 加速后，会做离心运动，轨道会变成椭圆，若椭圆与b 所在轨道相切(或相交)，且a 、b 同时来到切(或交)点时，a 就追上了b ，故选项B 正确；当c 加速时，c 受的万有引力F ＜m v c2r c ，故它将偏离原轨道，做离心运动，当b 减速时，b 受的万有引力F ＞m v b2r b，它将偏离原轨道，做向心运动，所以无论如何c 也追不上b ，b 也等不到c ，故选项C 错；对a 卫星，当它的轨道半径缓慢减小时，由v ＝GMr可知，r 减小时，v 逐渐增大，故选项D 正确. 二、非选择题11.中国自行研制、具有完全自主知识产权的“神舟号”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由长征运载火箭送入近地点为A 、远地点为B 的椭圆轨道上，A 点距地面的高度为h 1，飞船飞行5圈后进行变轨，进入预定圆轨道，如图7所示.设飞船在预定圆轨道上飞行n 圈所用时间为t ，若已知地球表面重力加速度为g ，地球半径为R ，求：图7(1)飞船在B 点经椭圆轨道进入预定圆轨道时是加速还是减速？ (2)飞船经过椭圆轨道近地点A 时的加速度大小. (3)椭圆轨道远地点B 距地面的高度h 2.答案 (1)加速 (2)gR 2(R ＋h 1)2 (3)3gR 2t 24n 2π2－R 解析 (2)在地球表面重力提供向心力，有mg ＝GMm R 2① 根据牛顿第二定律有：GMm(R ＋h 1)2＝ma A ② 由①②式联立解得，飞船经过椭圆轨道近地点A 时的加速度大小为a A ＝gR 2(R ＋h 1)2.(3)飞船在预定圆轨道上飞行时由万有引力提供向心力，有G Mm (R ＋h 2)2＝m 4π2T 2(R ＋h 2)③ 由题意可知，飞船在预定圆轨道上运行的周期为T ＝tn④由①③④式联立解得h 2＝3gR 2t 24n 2π2－R . 12.太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统，它们运行的原理可以理解为：质量为M 的恒星和质量为m 的行星(M ＞m )在它们之间的万有引力作用下有规律地运动着.如图8所示，我们可认为行星在以某一定点C 为中心、半径为a 的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星).设万有引力常量为G ，恒星和行星的大小可忽略不计.图8(1)试在图中粗略画出恒星运动的轨道和位置； (2)试计算恒星与点C 间的距离和恒星的运行速率v . 答案 见解析解析 (1)恒星运动的轨道和位置大致如图.(2)对行星m ：F ＝mω2a ① 对恒星M ：F ′＝Mω2R M ②根据牛顿第三定律，F 与F ′大小相等 由①②得：R M ＝mMa对恒星M ：Mv 2R M ＝G Mm(a ＋R M )2代入数据得：v ＝mM ＋mGMa.。

第六章 像差理论习 题1、 设计一个齐明透镜，第一面曲率半径mm r 951-=，物点位于第一面曲率半径中心处。

第二个球面满足齐明条件，透镜厚度mm d 5=，折射率5.1=n ，该透镜位于空气中。

求：1） 该透镜第二面的曲率半径；2）该齐明透镜的垂轴放大率。

解：1）由题意知：物点到第二面距离：mm d L L 10059512-=--=-=，又5.1=n ，10=n 由齐明透镜的特征：mm n nL L 150)100(5.1022-=-⨯== 第二面的曲率半径：mm n n nL r 605.2150022-=-=+=2）5.121===n βββ，该齐明透镜的垂轴放大倍率为1.5。

2、已知614.1,2,201==-=n mm d mm L ，设计负透镜（齐明），物在第一面的球心，求1r ，2r ，'2L 。

解：由题意，mm L 201-=，又物在第一面的球心处。

mm L r 2011-==∴。

又mm d L L 2212-=-=，mm n nL r 584.13614.11)22(614.1122-=+-⨯=+=∴ 同时得：mm nL L 584.35)22(614.11'22-=-⨯==3、已知某一光学系统，只包含初级球差和二阶高级球差，且边缘光球差0'=m L δ，0.707带球差015.0'-=z L δ，回答：1）写出此系统的剩余球差表达式（关于相对高度mh h ），并计算0.5带，0.85带球差；2）求出边缘光线的初级球差和高级球差；3）最大剩余球差出现在哪一带上？数值为多少？解：1）对于一般系统，我们只考虑初级和二阶高级球差的影响。

即：4221)()('mm h h A h h A L +=δ。

又此系统对边缘光校正了球差，即1=m h h 时，0'=m L δ，021=+∴A A ——① 又在0.707带，即707.0=mh h 时，有015.0)707.0()707.0(4221-=+A A ——② 由①②式得到：⎩⎨⎧=-=06.006.021A A ， 所以剩余球差的表达式为42)(06.0))(06.0('mm h h h h L +-=δ。

40 第6章 静电场6-1两个电量都是+q 的点电荷，相距a 2，连线中心为O ，今在它们连线的垂直平分线上放置另一点电荷'q ，'q 与O 相距r ，求（1）'q 所受的力；（2）'q 放在哪一点时所受的力最大,是多少?解 如解用图，以O 点为原点，建立直角坐标系oxy（1）点电荷'q 所受的力21F F F+='1222014πqq F F r a ε==+12121212sin sin cos cos x x x yy y F F F F F F F F F F αααα=+=-⎧⎪⎨=+=+⎪⎩ 将'1222014πqq F F r a ε==+ ，cos α=，代入上式并化简0x F = '322202πy qq r F r a ε=+（）故 '322202πqq rF j r a ε=+ （）（2）若点电荷'q 在r 处受力最大，则d 0d rFr=即 223/2221/22223/22233()()2d 20d ()()r a r a r r r r a r a +-+⎡⎤==⎢⎥++⎣⎦ 解得 2ra =此时 ''max32222002π9πr qq r F a r a εε==+（）6-2 三个点电荷的带电量均为Q ，分别位于边长为a 的等边三角形的三个角上，求在三角形重心应习题6—1解用图α1F 2Fy41放置一电量为多少的点电荷，系统处于平衡状态。

解 如解用图，以电荷a 为例来讨论，设放置的电荷为q ,b 对a 的作用力为ba F，c 对a 的作用力为ca F ，ba F 和ca F 的合力为bc F，q 对a 的作用力为q F ，则2204πba ca Q F F aε==, 20202cos3024π2bc ba Q F F a ε==⨯⨯q F =，由0=+q bc F F得2201204πQ a ε= 解得 Q q 33-= 不难看出，三个顶点上的点电荷对q 的合力为零，所以整个系统处于平衡状态。