《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?chē)性S多大小不等的巖石顆土星周?chē)性S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(xiě)出它們角速度表達(dá)式試寫(xiě)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(xiě)出它們角速度表達(dá)式試寫(xiě)出它們角速度表達(dá)式.321)(LmmG 雙星問(wèn)題雙星問(wèn)題