《万有引力与宇宙航行习题课（二）》课件.pptxVIP

《万有引力与宇宙航行习题课（二）》;高中物理;高中物理;高中物理;高中物理;高中物理;高中物理;高中物理;高中物理;高中物理;高中物理;;知识归纳;(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;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;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??与空间站对接后,空间站的周期会发生变化吗?;答案见解析;;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;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。;迁移应用;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)。;变式训练2银河系的恒星中大约有四分之一是双星,某双星由质量不等的星体S1和S2构成,两星在相互之间的万有引力的作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动,如图所示。由天文观察测得其运动周期为T,S1到O点的距离为r1,S1和S2的距离为r,已知引力常量为G。由此可求出S1的质量为();答案A;;知识归纳;迁移应用;答案AD;易错提醒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的具体来源上的差异。切忌不考虑实际情况、生搬硬套F向=F引及其有关结论。;变式训练3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,假设三者质量相等,则()

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

C.v1=v2=vv3 D.ω1=ω3ω2;答案D