《湖南省高三物理 天體運(yùn)動(dòng)的典型問(wèn)題課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《湖南省高三物理 天體運(yùn)動(dòng)的典型問(wèn)題課件（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、天體運(yùn)動(dòng)的典型問(wèn)題天體運(yùn)動(dòng)的典型問(wèn)題1. 勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力提供向心力：萬(wàn)有引力提供向心力：2. 萬(wàn)有引力等于重力萬(wàn)有引力等于重力（忽略天體的自轉(zhuǎn)）忽略天體的自轉(zhuǎn)） ：一、一、萬(wàn)有引力定律應(yīng)用的兩個(gè)基本式萬(wàn)有引力定律應(yīng)用的兩個(gè)基本式1. 勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力提供向心力：萬(wàn)有引力提供向心力：2. 萬(wàn)有引力等于重力萬(wàn)有引力等于重力（忽略天體的自轉(zhuǎn)）忽略天體的自轉(zhuǎn)） ：22)()(hRMGghRmMGmghh 得得nmarTmrmrvmrMmG 2222)2( 22: gRGMmgRMmG 即即一、一、萬(wàn)有引力定律應(yīng)用的兩個(gè)基本式萬(wàn)有引力定律應(yīng)用的兩個(gè)基本式【例例1 1
2、】土星周圍有許多大小不等的巖石顆土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒，其繞土星的運(yùn)動(dòng)可視為圓周運(yùn)動(dòng)。其中有兩粒，其繞土星的運(yùn)動(dòng)可視為圓周運(yùn)動(dòng)。其中有兩個(gè)巖石顆粒個(gè)巖石顆粒A和和B與土星中心距離分別為與土星中心距離分別為rA=8.0104km和和rB=1.2105km。忽略所有巖石。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。（結(jié)果可用根式表示）顆粒間的相互作用。（結(jié)果可用根式表示）（1）求巖石顆粒）求巖石顆粒A和和B的線速度之比；的線速度之比；（2）求巖石顆粒）求巖石顆粒A和和B的周期之比；的周期之比；（3）土星探測(cè)器上有一物體，在地球上重）土星探測(cè)器上有一物體，在地球上重10N，推算出它在距土星中心，推算出它
3、在距土星中心3.2105km處受到處受到土星引力為土星引力為0.38N。已知地球半徑為。已知地球半徑為6.4103km,請(qǐng)估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍？請(qǐng)估算土星質(zhì)量是地球質(zhì)量的多少倍？解析解析（1）設(shè)土星質(zhì)量為）設(shè)土星質(zhì)量為M0，顆粒質(zhì)量，顆粒質(zhì)量為為m，顆粒距土星中心距離為，顆粒距土星中心距離為r，線速度為，線速度為v，根據(jù)牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律根據(jù)牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律:解得：解得：對(duì)于對(duì)于A、B兩顆粒分別有：兩顆粒分別有：rmvrmGM220 rGMv0 2600 BABBAAvvrGMvrGMv，得，得和和（2）設(shè)顆粒繞土星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期）設(shè)顆粒繞土星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為為
4、T，則，則:對(duì)于對(duì)于A、B兩顆粒分別有：兩顆粒分別有：vrT 2 962:22 BABBBAAATTvrTvrT得得和和 （3）設(shè)地球質(zhì)量為）設(shè)地球質(zhì)量為M，地球半徑為，地球半徑為r0，地球上物體的重力可視為萬(wàn)有引力，探測(cè)器地球上物體的重力可視為萬(wàn)有引力，探測(cè)器上物體質(zhì)量為上物體質(zhì)量為m0，在地球表面重力為，在地球表面重力為G0，距，距土星中心土星中心r0 =3.2105km處的引力為處的引力為G0 根據(jù)萬(wàn)有引力定律：根據(jù)萬(wàn)有引力定律：（倍）（倍）得得而而 95:0200020000 MMrmGMGrGMmG（一）近地衛(wèi)星：（一）近地衛(wèi)星：所謂近地衛(wèi)星指的是衛(wèi)星的半徑等于地所謂近地衛(wèi)星指的是衛(wèi)
5、星的半徑等于地球的半徑，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是球的半徑，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力。它的運(yùn)行速度為第一宇宙速度，也是衛(wèi)它的運(yùn)行速度為第一宇宙速度，也是衛(wèi)星的最大繞行速度。星的最大繞行速度。二、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和在赤道上隨二、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和在赤道上隨 地球的自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體地球的自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 三個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較三個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較(1)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同 (T=24h=8.64104s); (2)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與地球的赤道平面衛(wèi)星的運(yùn)行軌道與地球的赤道平面 共面共面; (3)衛(wèi)星距地面高度有確定
6、值衛(wèi)星距地面高度有確定值 (約約3.6107m).（二）同步地球衛(wèi)星（二）同步地球衛(wèi)星(定周期定周期.定高度定高度.定軌道定軌道)衛(wèi)星距地面的高度：衛(wèi)星距地面的高度： 222)(4)(ThRmhRMmG 由由RTgRRGMTh 322232244 可解得可解得: h3.6107m = 3.6 104km。 為一定值為一定值(同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星: 定周期、定高度、定軌道定周期、定高度、定軌道)（三）在赤道上隨地球的自轉(zhuǎn)做圓周（三）在赤道上隨地球的自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體：運(yùn)動(dòng)的物體：在赤道上隨地球的自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)在赤道上隨地球的自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體是地球的一部分，它不是地球的動(dòng)的物體是地球的一部
7、分，它不是地球的衛(wèi)星，因此充當(dāng)向心力的力是物體所受萬(wàn)衛(wèi)星，因此充當(dāng)向心力的力是物體所受萬(wàn)有引力與重力之差。有引力與重力之差。 【例例2 2】同步衛(wèi)星離地心距離為同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速率為運(yùn)行速率為v1，加速度為，加速度為a1，地球赤道上，地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一，第一宇宙速度為宇宙速度為v2，地球的半徑為，地球的半徑為R，則，則( ) 【例例2 2】同步衛(wèi)星離地心距離為同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速率為運(yùn)行速率為v1，加速度為，加速度為a1，地球赤道上，地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一，第一
8、宇宙速度為宇宙速度為v2，地球的半徑為，地球的半徑為R，則，則( )2112221122A.B.C.D.aarRaRarvvrRvRvr 【例例2 2】同步衛(wèi)星離地心距離為同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速率為運(yùn)行速率為v1，加速度為，加速度為a1，地球赤道上，地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一，第一宇宙速度為宇宙速度為v2，地球的半徑為，地球的半徑為R，則，則( )2112221122A.B.C.D.aarRaRarvvrRvRvr AD地面地面近地軌道近地軌道(停泊軌道停泊軌道)轉(zhuǎn)移軌道轉(zhuǎn)移軌道同步軌道同步軌道132三、同步衛(wèi)星的發(fā)射三、同步衛(wèi)星的發(fā)射
9、地面地面近地軌道近地軌道(停泊軌道停泊軌道)轉(zhuǎn)移軌道轉(zhuǎn)移軌道同步軌道同步軌道132三、同步衛(wèi)星的發(fā)射三、同步衛(wèi)星的發(fā)射【例例3 3】a、b、c是地球大氣層外是地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是：下列說(shuō)法正確的是：A.b、c的線速度大小相等的線速度大小相等 且大于且大于a的線速度的線速度B .b、c的向心加速度大小相等的向心加速度大小相等,且大于且大于a的向心加速度的向心加速度C.c加速可追上同一軌道上的加速可追上同一軌道上的b,b減速可等候同一軌道減速可等候同一軌道 上的上的cD.a衛(wèi)星由于某種原因軌道半徑緩慢減小，其線速度衛(wèi)星由于某種原因軌道半徑緩
10、慢減小，其線速度 將增大將增大bca【拓展拓展】發(fā)射地球同步發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)衛(wèi)星時(shí), 先將衛(wèi)星發(fā)射至近先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道地圓軌道1, 然后經(jīng)點(diǎn)火然后經(jīng)點(diǎn)火, 使使其沿橢圓軌道其沿橢圓軌道2運(yùn)行運(yùn)行, 最后再最后再一次點(diǎn)火一次點(diǎn)火, 將衛(wèi)星送入同步軌道將衛(wèi)星送入同步軌道3. 軌道軌道1、2相切于相切于Q點(diǎn)點(diǎn), 軌道軌道2、3相切于相切于P點(diǎn)點(diǎn), 如圖所如圖所示示, 則當(dāng)衛(wèi)星分別在則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)軌道上正常運(yùn)行時(shí)行時(shí), 以下說(shuō)法正確的是以下說(shuō)法正確的是( )衛(wèi)星的穩(wěn)定運(yùn)行和變軌運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星的穩(wěn)定運(yùn)行和變軌運(yùn)動(dòng)123PQA. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道上的速率大
11、于在軌道1上上的速率的速率B. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的角上的角速度小于在軌道速度小于在軌道1上的角速度上的角速度C. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度點(diǎn)時(shí)的加速度D. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度小于點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道它在軌道3上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度點(diǎn)時(shí)的速度123PQA. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道上的速率大于在軌道1上上的速率的速率B. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的角上的角速度小于在軌道速度小于在軌道1上的角速度上的角速度C. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加
12、速度大于它在軌道點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度點(diǎn)時(shí)的加速度D. 衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度小于點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道它在軌道3上經(jīng)過(guò)上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度點(diǎn)時(shí)的速度BD123PQ四、雙星問(wèn)題四、雙星問(wèn)題m1m2O 雙星運(yùn)動(dòng)是宇宙中一種運(yùn)動(dòng)形式，雙星運(yùn)動(dòng)是宇宙中一種運(yùn)動(dòng)形式，它們的運(yùn)動(dòng)特征是它們的運(yùn)動(dòng)特征是:(1)由它們之間相互作用的萬(wàn)有引力由它們之間相互作用的萬(wàn)有引力提供向心力提供向心力.兩星的兩星的向心力向心力大小相等大小相等. (2)繞共同圓心轉(zhuǎn)動(dòng)且兩者間距不變繞共同圓心轉(zhuǎn)動(dòng)且兩者間距不變.兩星的兩星的角速度（周期）角速度（周期）相等相等. 四、雙星問(wèn)
13、題四、雙星問(wèn)題雙星問(wèn)題雙星問(wèn)題【例例4 4】宇宙中兩顆相距較近的天體稱宇宙中兩顆相距較近的天體稱為為“雙星雙星”, 它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)心做勻速圓周運(yùn)動(dòng), 而不至于因萬(wàn)有引力的作而不至于因萬(wàn)有引力的作用吸引到一起用吸引到一起. (1)試證它們的軌道半徑之比、線速度之試證它們的軌道半徑之比、線速度之比都等于質(zhì)量之反比比都等于質(zhì)量之反比.(2)設(shè)兩者的質(zhì)量分別為設(shè)兩者的質(zhì)量分別為m1和和m2, 兩者相兩者相距距L, 試寫出它們角速度表達(dá)式試寫出它們角速度表達(dá)式.【例例4 4】宇宙中兩顆相距較近的天體稱宇宙中兩顆相距較近的天體稱為為“雙星雙星”, 它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)心做勻速圓周運(yùn)動(dòng), 而不至于因萬(wàn)有引力的作而不至于因萬(wàn)有引力的作用吸引到一起用吸引到一起. (1)試證它們的軌道半徑之比、線速度之試證它們的軌道半徑之比、線速度之比都等于質(zhì)量之反比比都等于質(zhì)量之反比.(2)設(shè)兩者的質(zhì)量分別為設(shè)兩者的質(zhì)量分別為m1和和m2, 兩者相兩者相距距L, 試寫出它們角速度表達(dá)式試寫出它們角速度表達(dá)式.321)(LmmG 雙星問(wèn)題雙星問(wèn)題
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