人教版高中物理必修第2册 第七章 习题课 天体运动.pptVIP

习题课:天体运动第七章

学习目标思维导图1.理解人造卫星的发射过程,知道变轨问题的分析方法。(科学思维)2.理解双星问题的特点,并会解决相关问题。(科学思维)3.知道同步卫星、近地卫星、赤道上物体的特点,并会对描述它们运动的物理量进行比较。(科学思维)

课堂篇探究学习

探究一卫星变轨问题情境导引右图是嫦娥五号从地球上发射到绕月球运动的飞行示意图,请思考:从绕地球运动的轨道上进入奔月轨道,飞船应采取什么措施?从奔月轨道进入月球轨道,又采取什么措施呢?要点提示从绕地球运动的轨道上加速,使飞船做离心运动,飞船转移到奔月轨道;要进入月球轨道,飞船应减速。

知识归纳1.变轨问题概述

(1)稳定运行卫星绕天体稳定运行时,万有引力提供卫星做圆周运动的向心力,即

2.变轨问题的两种常见形式(1)渐变由于某个因素的影响使卫星的轨道半径发生缓慢的变化,由于半径变化缓慢,卫星每一周的运动仍可以看成是匀速圆周运动。①关键要点:轨道半径r减小(近心运动)。这种变轨运动的起因是阻力使卫星速度减小,所需要的向心力减小了,而万有引力大小没有变,因此卫星将做近心运动,即轨道半径r将减小。②各个物理参量的变化:当轨道半径r减小时,卫星线速度v、角速度ω、向心加速度a增大,周期T减小。

(2)突变由于技术上的需要,有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机,使飞行器轨道发生突变,使其到达预定的轨道。发射同步卫星时,通常先将卫星发送到近地轨道Ⅰ,使其绕地球做匀速圆周运动,速率为v1,在P点第一次点火加速,在短时间内将速率由v1增加到v2,使卫星进入椭圆轨道Ⅱ;卫星运行到远地点Q时的速率为v3,此时进行第二次点火加速,在短时间内将速率由v3增加到v4,使卫星进入同步轨道Ⅲ,绕地球做匀速圆周运动。

迁移应用例1(多选)嫦娥一号卫星从地球发射到月球过程的路线示意图如图所示。关于嫦娥一号的说法正确的是()

A.在P点由a轨道转变到b轨道时,速度必须变小B.在Q点由d轨道转变到c轨道时,要加速才能实现(不计嫦娥一号的质量变化)C.在b轨道上,P点速度比R点速度大D.嫦娥一号在a、b轨道上正常运行时,通过同一点P时,加速度相等

答案CD解析卫星在轨道a上的P点进入轨道b,需加速,使万有引力小于需要的向心力而做离心运动,选项A错误;在Q点由d轨道转移到c轨道时,必须减速,使万有引力大于需要的向心力而做近心运动,选项B错误;根据开普勒第二定律知在b轨道上,P点速度比R点速度大,选项C正确;根据牛顿第二定律得=ma,卫星在a、b轨道上正常运行时,通过同一点P时加速度相等,选项D正确。

规律方法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,可根据开普勒行星运动第二定律判断,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。

变式训练12021年5月30日天舟二号货运飞船与中国空间站天和号核心舱“温柔”对接,形成完美合体,如图所示。试分析:(1)为什么天舟二号飞船与天和号核心舱对接前不在同一轨道上?(2)天舟二号飞船与空间站对接后,空间站的周期会发生变化吗?

答案见解析解析(1)飞船在较低轨道上加速,需要的向心力变大,但此高度万有引力不变,故做离心运动,飞到较高的轨道与空间站对接。

探究二双星问题情境导引宇宙中两颗靠得很近的天体构成一个“双星系统”,两颗天体以它们连线上的一点为圆心,做匀速圆周运动,两天体及圆心始终在同一条直线上。请思考:(1)“双星系统”中的两颗天体做圆周运动的向心力由什么力提供?(2)两颗天体转动的周期有什么关系?

要点提示(1)两颗天体做圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供。(2)因两天体及圆心始终在同一条直线上,所以两颗天体转动的周期必定相同。

知识归纳1.双星模型如图所示,宇宙中相距较近的两个星球,它们离其他星球都较远,因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下,它们将围绕它们连线上的某一固定点做匀速圆周运动,这种结构叫作“双星”。

2.双星模型的特点(1)两星的运行轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点。(3)两星的运动周期、角速度都相同。(4)两星的运动半径之和等于它们之间的距离,即r1+r2=L。

迁移应用例2宇宙中两个相距较近的天体称为“双星”,它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,但两者不会因万有引力的作用而吸引到一起。设两者的质量分别为m1和m2,两者相距为L。求:(1)双星的轨道半径之比;(2)双星的线速度之比;(3)双星的角速度。

解析这两颗星必须