粵教版必修二 第三章 習(xí)題課3　衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)、雙星問題 課件（25張）.ppt

第三章 習(xí)題課3衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng) 雙星問題 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 理解赤道物體 同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的區(qū)別 2 會分析衛(wèi)星 或飛船 的變軌問題 3 掌握雙星的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及其問題的分析方法 內(nèi)容索引 重點(diǎn)知識探究 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測 重點(diǎn)知識探究 一 赤道上物體 同步衛(wèi)星 和 近地衛(wèi)星 的比較 1 同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星 相同點(diǎn) 都是萬有引力提供向心力即都滿足 由上式比較各運(yùn)動(dòng)量的大小關(guān)系 即r越大 v a越小 t越大 2 同步衛(wèi)星和赤道上物體相同點(diǎn) 周期和角速度相同不同點(diǎn) 向心力來源不同 因此要通過v r a 2r比較兩者的線速度和向心加速度的大小 例1如圖1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)星的線速度大小分別為va vb vc 角速度大小分別為 a b c 周期分別為ta tb tc 向心加速度分別為aa ab ac則a a cab 解析 答案 圖1 解析同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)同步 故ta tc a c 由v r及a 2r得vc va ac aa 知vb vc b c tbac 故可知vb vc va b c a tbac aa 選項(xiàng)a正確 b c d錯(cuò)誤 針對訓(xùn)練1 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 解析 答案 解析赤道上的物體是由萬有引力的一個(gè)分力提供向心力 a項(xiàng)錯(cuò)誤 赤道上的物體和同步衛(wèi)星有相同周期和角速度 但線速度不同 b項(xiàng)錯(cuò)誤 赤道上物體 近地衛(wèi)星 同步衛(wèi)星三者間的周期關(guān)系為t赤 t同 t近 根據(jù)v r可知v赤 v同 則線速度關(guān)系為v赤 v同 v近 故c項(xiàng)正確 兩個(gè)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(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng) 這樣的兩顆星組成的系統(tǒng)稱為雙星 如圖2所示 二 雙星問題 圖2 1 雙星特點(diǎn) 兩星具有相同的角速度和周期 例2兩個(gè)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(diǎn)o為圓心各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 兩者的距離保持不變 科學(xué)家把這樣的兩個(gè)天體稱為 雙星 如圖3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(yùn)行軌道半徑r1和r2及運(yùn)行周期t 解析 答案 圖3 解析雙星間的引力提供了各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 且r1 r2 l 針對訓(xùn)練2如圖4所示 兩顆星球組成的雙星 在相互之間的萬有引力作用下 繞連線上的o點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)測得兩顆星之間的距離為l 質(zhì)量之比為m1 m2 3 2 下列說法中正確的是a m1 m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為3 2b m1 m2做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為3 2c m1做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為ld m2做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為l 圖4 解析 答案 解析設(shè)雙星m1 m2距轉(zhuǎn)動(dòng)中心o的距離分別為r1 r2 雙星繞o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得 m1 m2做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度分別為v1 r1 v2 r2 故v1 v2 r1 r2 2 3 綜上所述 選項(xiàng)c正確 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測 1 同步衛(wèi)星 與 赤道物體 及近地衛(wèi)星的比較 多選 如圖5所示 同步衛(wèi)星與地心的距離為r 運(yùn)行速率為v1 向心加速度為a1 地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2 第一宇宙速度為v2 地球半徑為r 則下列比值正確的是 解析 答案 1 2 3 圖5 解析地球同步衛(wèi)星 軌道半徑為r 運(yùn)行速率為v1 向心加速度為a1 地球赤道上的物體 軌道半徑為r 隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2 以第一宇宙速度運(yùn)行的衛(wèi)星為近地衛(wèi)星 其軌道半徑為r 1 2 3 2 衛(wèi)星的變軌 多選 如圖6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(gè)近地的圓軌道 然后在p點(diǎn)變軌 進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道 該橢圓軌道的近地點(diǎn)為近地圓軌道上的p點(diǎn) 遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步圓軌道上的q點(diǎn) 到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)q時(shí)再次變軌 進(jìn)入同步軌道 設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的速率為v1 在橢圓形轉(zhuǎn)移軌道的近地點(diǎn)p 圖6 點(diǎn)的速率為v2 沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)q時(shí)的速率為v3 在同步軌道上的速率為v4 三個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的周期分別為t1 t2 t3 則下列說法正確的是 1 2 3 a 在p點(diǎn)變軌時(shí)需要加速 q點(diǎn)變軌時(shí)要減速b 在p點(diǎn)變軌時(shí)需要減速 q點(diǎn)變軌時(shí)要加速c t1 t2 t3d v2 v1 v4 v3 解析 答案 1 2 3 解析衛(wèi)星在橢圓形轉(zhuǎn)移軌道的近地點(diǎn)p時(shí)做離心運(yùn)動(dòng) 所受的萬有引力小于所需要的向心力 而在圓軌道時(shí)萬有引力等于向心力 同理 由于衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上q點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng) 可知v3 v4 故選項(xiàng)a b錯(cuò)誤 1 2 3 1 2 3 解析 答案 3 雙星問題 如圖7所示 兩個(gè)星球a b組成雙星系統(tǒng) 它們在相互之間的萬有引力作用下 繞連線上某點(diǎn)