教科版高中物理必修第二册精品课件 第三章 万有引力定律 习题课 天体运动的三类问题.ppt

针对训练1为实现飞船与在轨飞行的空间站的交汇对接,下列说法正确的是(D)A.飞船先到空间站同一圆周轨道上同方向运动,合适位置减速靠近即可B.飞船先到与空间站圆周轨道垂直的同半径轨道上运动,合适位置减速靠近即可C.飞船到空间站轨道下方圆周轨道上同方向运动,合适的位置减速即可D.飞船先到空间站轨道上方圆周轨道上同方向运动,合适的位置减速即可解析卫星变轨时,由低轨道进入高轨道需要点火加速,反之要减速,所以飞船先到空间站下方的圆周轨道上同方向运动,合适位置加速靠近即可,或者飞船先到空间站轨道上方圆周轨道上同方向运动,合适的位置减速即可,所以A、B、C错误,D正确。探究二双星或多星问题【情境探究】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。【方法突破】1.双星模型(1)模型概述。如图所示,宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个天体,它们离其他天体都较远,其他天体对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下,它们将围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动,这种结构叫作“双星”。(2)特点。①两天体围绕它们之间连线上的某一点做匀速圆周运动,两天体的运行周期、角速度相同。②两天体的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供。③两天体的轨道半径之和等于两天体之间的距离,即r1+r2=L,两天体轨道半径之比等于两天体质量的反比。(3)处理方法。两天体间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力,即2.多星系统在宇宙中存在“三星”“四星”等多星系统,在多星系统中,各个星体做圆周运动的周期、角速度相同,某一星体做圆周运动的向心力是由其他星体对它引力的合力提供的。【应用体验】典例2天鹅座X-1是由一颗超巨星及一颗致密星组成的双星系统,双星在彼此的万有引力作用下做匀速圆周运动。它们目前仍处于稳定绕行状态,但质量较小的致密星在不断吸收质量较大的超巨星上的物质,假设目前双星系统的距离不变,则在双星运动的过程中(A)A.超巨星的线速度变大B.致密星的角速度变小C.超巨星的周期变大D.两星之间的引力不变针对训练2(2021四川绵阳高一期中)飞马座51b是人类发现的第一颗太阳系外行星,假设飞马座51b与恒星的距离一定,构成双星系统(如图所示),它们绕共同的圆心O做匀速圆周运动。若飞马座51b与恒星的质量比为k,则下列说法正确的是(D)A.飞马座51b与恒星运动的线速度之比为k∶1B.飞马座51b与恒星运动所受到的向心力之比为1∶kC.飞马座51b与恒星运动轨道的半径之比为k∶1D.飞马座51b与恒星运动的向心加速度之比为1∶k解析双星角速度相同,周期相同,根据v=ωr可知,线速度之比等于半径之比,即质量的反比,故v1∶v2=r1∶r2=m2∶m1=1∶k,A、C错误;双星系统属于同轴转动的模型,具有相同的角速度和周期,两者之间的万有引力提供向心力,故两者所受的向心力相同,向心加速度与质量成反比,即飞马座51b与恒星运动的向心加速度之比为1∶k,B错误,D正确。针对训练3(多选)如图所示,质量相等的三颗星体组成三星系统,其他星体对它们的引力作用可忽略。设每颗星的质量均为m,三颗星体分别位于边长为r的等边三角形的三个顶点上,它们绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内以相同的角速度做匀速圆周运动。已知引力常量为G,下列说法正确的是(BD)A.每颗星体受到的向心力大小为B.每颗星体运行的周期均为C.若r不变,星体质量均变为2m,则星体的角速度变为原来的2倍D.若m不变,星体间的距离变为4r,则星体的线速度变为原来的探究三同步卫星、近地卫星、赤道上的物体运行参量的比较【情境探究】对于赤道上的物体、近地卫星和同步卫星,它们的周期如何比较?它们的线速度大小如何比较?要点提示赤道上的物体和同步卫星转一圈都是一天,周期相同,近地卫星的轨道半径比同步卫星的小,所以近地卫星的周期比同步卫星的小。由v=ωr,同步卫星的轨道半径大,所以同步卫星比赤道物体的线速度大,卫星越远越慢,近地卫星的线速度大于同步卫星的线速度。【方法突破】1.相同点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。【应用体验】典例3(多选)地球同步卫星距地面的高度为H,地球半径