天体运动_规律.doc

确定研究对象解题-高中物理必修2第六章万有引力与航天的题型归纳高中物理必修2第六章万有引力与航天是第五章曲线运动在天体运动学的运用与升华，本章知识点较多，研究对象多，导致学生掌握困难。在教学中，笔者发现只要指导好学生认清楚题目的研究对象，就能突破学生在学习，解题中无从下手或者下手就错的现象。本章按照研究对象分类可以分为以下几类：a，放在极地的物体；b，赤道上的物体；c，近地卫星（过赤道的，过极地的，一般的）；d，同步卫星；e，一般卫星（月亮）；f，双星a，放在极地的物体放在极地的物体只受万有引力和地面的支持力，它的受力如图所示，它的运动状态相对于地球来说是静止的，所以受力平衡。有F万=N 因为物体所受的重力就是物体对地面的压力所有又有N=mg即 GMmR2=N=mg 把本公式化简就可以得到万能代换公式GM=gR2b，放在赤道的物体放在赤道的物体，跟地面保持相对静止，但是它随地球一起自转，所以它做匀速圆周运动，受力如图所示，它受到的合外力应该提供向心力。有 GMmR2-N=mv2R=m2R=m42T2R 其中N=mg，所以说重力只是万有引力的一个分力，另外一个分力就是用来提供向心力了。在不是赤道和极地的位置，万有引力是指向球心的，而所需要的向心力指向圆心（并不重合），所以我们说重力是竖直向下的，而不能说重力也是指向球心的。考虑实际情况，在地球上，因为向心加速度过小只有a=0.034m/s2，所以有时候可以忽略不计。但是在有些自转比较快的星球上，这个向心加速度就不可以忽略了。c，近地卫星近地卫星首先是一个卫星，那么它肯定在做匀速圆周运动，而且万有引力提供向心力。有公式GMmR2=mv2R=m2R=m42T2R这个公式最重要的一点，因为近地卫星它的高度很低所以可以忽略，那么近地卫星的轨道半径就等于地球的半径。它的运动轨迹的圆心是地球的球心，所以它可能好几种情况，一是在赤道上空，二是过极地，三是一般的情况。又因为万能公式GM=gR2，所以又可以得到mg=mv2R=m2R=m42T2R对近地卫星也可以说重力提供了向心力。d，同步卫星同步卫星也是一个卫星，那么它肯定也是在做匀速圆周运动，同样是万有引力提供向心力。有公式 GMm（R+h）2=mv2（R+h）=m2（R+h）=m42T2（R+h） 它的特殊之处在于它是跟地球同步的，在地球上可以观察到它的位置观察它都应该是不动的，所以它的角速度与地球自转的角速度一样。它的轨道只能固定在赤道上空固定高度处，而且绕行方向也是固定的由西向东转。e，一般卫星月亮就属于一般的卫星，它做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力。有时候我们还把一般的卫星分为比同步卫星高的（角速度比同步卫星慢）和比同步卫星低的（角速度比同步卫星快）f，双星双星是一种特殊的系统，它们两个星球都做匀速圆周运动，而且绕一个共同的圆心。对双星系统 Gm1+m2(r1+r2)2=m12r1=m22r2它们的角速度是相同的，周期也是相同的。下面我们在几个例题中体现这几个研究对象：例题1. 在地球上赤道上静止的物体它的速度为va，加速度为aa，角速度为a，近地卫星的加速度为ab，角速度b，速度为 vb，同步卫星的加速度为ac，速度为vc，角速度为c ，则下列所发正确的是（ ）A vavb c=aCaa=acabDabc解析 本题一定要认识清楚赤道上的物体随地球做匀速圆周运动，不是卫星，不可以用万有引力提供向心力来解，而同步卫星和近地卫星都是卫星，都可以用万有引力提供向心力来求解。而赤道上的物体与同步卫星的共同点是角速度相同。所以vavc c=a ，aaacab答案选B例题2由于地球自转，地球表面处的物体都随地球一起作匀速圆周运动，将地球视为圆球体，如图所示，比较a、b处物体的运动，下列说法正确的是（ ）A a、b两处物体的线速度不同，且vavbB a、b两处物体的角速度不同，且abC a、b两处物体的角速度相同D a、b两处物体绕自转轴的向心加速度相同解析：本题要搞清楚a、b两处的物体都是在地球上随地球一起自转，做匀速圆周运动，它们的轨迹就是它们所在的维度圈，角速度相同。所以rarb所以 va1)，为了解释T观测与T计算的不同，目前有一种流行的理论认为，在宇宙中可能存在一种望远镜观测不到的暗物质，作为一种简化模型，我们假定在这两个星体边线为直径的球体内均匀分布着暗物质，而不考虑其它暗物质的影响，试根据这一模型和上述观测结果确定该星系间这种暗物质的密度。解析：（1）双星绕它们的连线中点做圆周运动，由万有引力提供向心力，根据万有引力和牛顿第二定律得：，而。解得：。（2）因为，这个差异是以双星连线为直径的球体内均匀分布着的暗物质引起的，设