2018-2019學(xué)年高考物理 主題三 牛頓力學(xué)的局限性和相對論初步 習(xí)題課 天體運動問題分析課件 粵教版.ppt

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習(xí)題課天體運動問題分析,解決天體運動問題的思路,1.一種模型：一天體圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運動。2.兩條思路,[試題案例][例1](多選)地球半徑為R0，地面重力加速度為g，若衛(wèi)星在距地面R0處做勻速圓周運動，則(),答案ABD,[針對訓(xùn)練1]如圖1所示，A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h。已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。,(1)求衛(wèi)星B的運行周期；(2)若衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時刻A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、B、A在同一直線上)，則至少經(jīng)過多長時間，他們再一次相距最近？,圖1,“赤道上的物體”與“同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星”的比較,1.相同點(1)都以地心為圓心做勻速圓周運動。(2)同步衛(wèi)星與赤道上的物體具有相同的周期和角速度。2.不同點(1)同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星均由萬有引力提供向心力，而赤道上的物體是萬有引力的一個分力提供向心力。,[試題案例][例2](多選)如圖2所示，a為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，b為近地圓軌道衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星。三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同，三顆衛(wèi)星的線速度分別為va、vb、vc，角速度分別為ωa、ωb、ωc，周期分別為Ta、Tb、Tc，向心力分別為Fa、Fb、Fc，則(),A.ωa＝ωcTb,圖2,答案AD,[針對訓(xùn)練2](多選)關(guān)于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體，以下說法正確的是()A.都是萬有引力等于向心力B.赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等C.赤道上的物體和近地衛(wèi)星的線速度、周期不同D.同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期,答案CD,人造衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題,3.衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的公切點時，衛(wèi)星受到的萬有引力相同，所以加速度相同。,4.飛船對接問題(1)低軌道飛船與高軌道空間站對接如圖3甲所示，低軌道飛船通過合理地加速，沿橢圓軌道(做離心運動)追上高軌道空間站與其完成對接。,圖3(2)同一軌道飛船與空間站對接如圖乙所示，后面的飛船先減速降低高度，再加速提升高度，通過適當(dāng)控制，使飛船追上空間站時恰好具有相同的速度。,[試題案例][例3](多選)如圖4所示，發(fā)射同步衛(wèi)星的一般程序是：先讓衛(wèi)星進(jìn)入一個近地的圓軌道，然后在P點變軌，進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道(該橢圓軌道的近地點為近地圓軌道上的P，遠(yuǎn)地點為同步圓軌道上的Q)，到達(dá)遠(yuǎn)地點Q時再次變軌，進(jìn)入同步軌道。設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的速率為v1，在橢圓形轉(zhuǎn)移軌道的近地點P點的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點Q時的速率為v3，在同步軌道上的速率為v4，三個軌道上運動的周期分別為T1、T2、T3，則下列說法正確的是(),圖4,A.在P點變軌時需要加速，Q點變軌時要減速B.在P點變軌時需要減速，Q點變軌時要加速,C.T1＜T2＜T3D.v2＞v1＞v4＞v3,答案CD,,判斷衛(wèi)星變軌時速度、加速度變化情況的思路(1)判斷衛(wèi)星在不同圓軌道的運行速度大小時，可根據(jù)“越遠(yuǎn)越慢”的規(guī)律判斷。(2)判斷衛(wèi)星在同一橢圓軌道上不同點的速度大小時，可根據(jù)開普勒第二定律判斷，即離中心天體越遠(yuǎn)，速度越小。(3)判斷衛(wèi)星由圓軌道進(jìn)入橢圓軌道或由橢圓軌道進(jìn)入圓軌道時的速度大小如何變化時，可根據(jù)離心運動或近心運動的條件進(jìn)行分析。,,[針對訓(xùn)練3]如圖5所示，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星被月球捕獲后，首先穩(wěn)定在橢圓軌道Ⅰ上運動，其中P、Q兩點分別是軌道Ⅰ的近月點和遠(yuǎn)月點，Ⅱ是衛(wèi)星繞月球做圓周運動的軌道，軌道Ⅰ和Ⅱ在P點相切，則(),A.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的速度大于Q點的速度B.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的加速度小于Q點的加速度C.衛(wèi)星分別沿軌道Ⅰ、Ⅱ運動到P點的加速度不相等D.衛(wèi)星要從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ，須在P點加速,圖5,解析在近月點速度較大，故A正確；在P點從軌道Ⅰ運動到軌道Ⅱ，衛(wèi)星做近心運動，需減速，故D錯誤；根據(jù)牛頓第二定律，加速度大小取決于衛(wèi)星受到的萬有引力，在同一點加速度是相同的，故B、C均錯誤。答案A,兩個離得比較近的天體，在彼此間的引力作用下繞兩者連線上的某一點做圓周運動，這樣的兩顆星組成的系統(tǒng)稱為雙星。如圖6所示。,,雙星運行問題,,圖6,1.雙星特點：兩星具有相同的角速度和周期。,[試題案例][例4]兩個靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠(yuǎn)，它們以其連線上某一點O為圓心各自做勻速圓周運動，兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個天體稱為“雙星”，如圖7所示。已知雙星的質(zhì)量分別為m1和m2，它們之間的距離為L，求雙星的運行軌道半徑r1和r2及運行周期T。,圖7,,[針對訓(xùn)練4](2018全國卷Ⅰ，18)(多選)2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100s時，它們相距約400km，繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈。將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星()A.質(zhì)量之積B.質(zhì)量之和C.速率之和D.各自的自轉(zhuǎn)角速度,答案BC,