鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第4章 万有引力定律及航天 习题课 天体运动中的三类典型问题 (2).pptVIP

;;重难探究·能力素养全提升;;;;2.赤道上的物体

(1)在地球赤道上跟着地球一起自转的物体。

(2)运动特点:①轨道半径r=R(R为地球的半径);②运行的周期为T=24h;③向心加速度a远小于g。;3.同步卫星

(1)定义:相对于地面静止不动且运动的周期跟地球自转的周期相同的卫星叫作地球同步卫星。

(2)同步卫星的特点(六个“一定”);4.同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较

(1)相同点:都以地心为圆心做匀速圆周运动。

(2)不同点

①轨道半径:近地卫星与赤道上物体的轨道半径相同,同步卫星的轨道半径较大,即r同r近=r物。

②运行周期:同步卫星与赤道上物体的运行周期相同。由可知,近地卫星的周期小于同步卫星的周期,即T近T同=T物。;;思路点拨比较a1和a2→同步卫星与赤道上物体的角速度相同→据a=ω2r分析比较v1和v2→同步卫星与近地卫星皆由万有引力提供向心力→据;规律方法处理这类题目的关键是受力分析,抓住随地球自转物体与卫星在向心力来源上的差异。切忌不考虑实际情况、生搬硬套F向=F引及其有关结论。;针对训练1

地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动,向心力为F1,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为ω1;绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)的向心力为F2,向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地球同步卫星的向心力为F3,向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为ω3。地球表面重力加速度为g,第一宇宙速度为v,假设地球赤道上的物体、近地卫星、同步卫星的质量相等,则()

A.F1=F2F3 B.a1=a2=ga3

C.v1=v2=vv3 D.ω1=ω3ω2;解析赤道上物体随地球自转的向心力为万有引力与支持力的合力,近地卫星的向心力等于万有引力,同步卫星的向心力为同步卫星所在处的万有引力,故有F1F2,F2F3,加速度a1a2,a2=g,a3a2;线速度v1=ω1R,v3=ω3(R+h),其中ω1=ω3,因此v1v3,而v2v3;角速度ω=,故有ω1=ω3ω2。故选项A、B、C错误,D正确。;;(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?;;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。

(2)两星的向心力大???相等,由它们间的万有引力提供。对m1有;;解析这两颗星必须各自以一定的速度绕某一中心转动才不至于因万有引力作用而吸引在一起,从而保持两星间距离L不变,且两者做匀速圆周运动的角速度ω必须相同。如图所示,两者轨迹圆的圆心为O,圆半径分别为R1和R2。由万有引力提供向心力得;规律方法解决双星问题的基本思路

(1)明确两星做匀速圆周运动的圆心、半径、向心力来源。

(2)由牛顿运动定律分别对两星列向心力方程。

(3)利用两星运动的特点,构建两星的角速度(或周期)、半径、向心力之间的关系方程。

注意:万有引力定律表达式中的r表示双星间的距离L,而不是轨道半径(双星中两颗星的轨道半径一般不同)。;针对训练2

科学家在观测美丽的银河系时,若发现某双黑洞间的距离为L,只在彼此之间的万有引力作用下做匀速圆周运动,其运动周期为T,引力常量为G,则双黑洞总质量为();;;2.两个运行物理量的大小比较

(1)速度问题

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)加速度问题

卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时,卫星受到的万有引力相同,所以加速度相同。;;解析嫦娥五号在轨道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,嫦娥五号在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