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.pptVIP

;内容索引;课标要求;重难探究?能力素养全提升;;【方法突破】

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)变轨运行。

当卫星由于某种原因,其速度v突然变化时,F引和不再相等,会出现以下两种情况:

①当F引时,卫星做近心运动;

②当F引时,卫星做离心运动。;2.实例分析:高轨道卫星的发射

(1)发射过程。

如图所示,发射卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道Ⅰ,在Q点点火加速做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ,在P点点火加速,使其满足,进入圆轨道Ⅲ做圆周运动。;(2)三个轨道上运行参量大小的比较。

①速度:设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3,在椭圆轨道Ⅱ上经过Q点和P点时的速率分别为vQ、vP,在Q点加速,则vQv1,在P点加速,则v3vP,又因v1v3,故有vQv1v3vP。

②加速度:无论哪个位置,卫星只受万有引力,由,同一位置向心加速度相同,所以不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过Q点,卫星的向心加速度都相同,同理,经过P点时的向心加速度也相同。

③周期:设卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运行的周期分别为T1、T2、T3,轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3,由开普勒第三定律可知T1T2T3。;【应用体验】

典例1(2021广东肇庆高一期末)“天问一号”火星探测器环绕火星进行变轨,如图所示,“天问一号”先沿轨道Ⅰ绕火星做匀速圆周运动,再在A点开始变轨后进入环绕火星的椭圆轨道Ⅱ运动。“天问一号”(B);解析“天问一号”火星探测器由高轨道进入低轨道需要在A点减速,选项A错误;A点为远火点,由开普勒第二定律可知,在轨道Ⅱ上A点的速度小于B点的速度,选项B正确;“天问一号”在轨道Ⅰ上的运行半径大于在轨道Ⅱ上的运行半径,由开普勒第三定律可知,在轨道Ⅰ上的运行周期大于在轨道Ⅱ上的运行周期,选项C错误;由可知,“天问一号”在轨道Ⅰ上经过A点时的向心加速度等于在轨道Ⅱ上经过A点时的向心加速度,选项D错误。;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???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。;;【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∶1

B.飞马座51b与恒星运动所受到的向心力之比为1∶k

C.飞马座51b与恒星运动轨道的半径之比为k∶1

D.飞马座51b与恒星