粤教版必修二 第三章 习题课3　卫星的运动、双星问题 课件（25张）.ppt

第三章 习题课3卫星的运动 双星问题 学习目标1 理解赤道物体 同步卫星和近地卫星的区别 2 会分析卫星 或飞船 的变轨问题 3 掌握双星的运动特点及其问题的分析方法 内容索引 重点知识探究 当堂达标检测 重点知识探究 一 赤道上物体 同步卫星 和 近地卫星 的比较 1 同步卫星和近地卫星 相同点 都是万有引力提供向心力即都满足 由上式比较各运动量的大小关系 即r越大 v a越小 t越大 2 同步卫星和赤道上物体相同点 周期和角速度相同不同点 向心力来源不同 因此要通过v r a 2r比较两者的线速度和向心加速度的大小 例1如图1所示 a为地面上的待发射卫星 b为近地圆轨道卫星 c为地球同步卫星 三颗卫星质量相同 三颗卫星的线速度大小分别为va vb vc 角速度大小分别为 a b c 周期分别为ta tb tc 向心加速度分别为aa ab ac则a a cab 解析 答案 图1 解析同步卫星与地球自转同步 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 选项a正确 b c d错误 针对训练1 多选 关于近地卫星 同步卫星 赤道上的物体 以下说法正确的是a 都是万有引力等于向心力b 赤道上的物体和同步卫星的周期 线速度 角速度都相等c 赤道上的物体和近地卫星的线速度 周期不同d 同步卫星的周期大于近地卫星的周期 解析 答案 解析赤道上的物体是由万有引力的一个分力提供向心力 a项错误 赤道上的物体和同步卫星有相同周期和角速度 但线速度不同 b项错误 赤道上物体 近地卫星 同步卫星三者间的周期关系为t赤 t同 t近 根据v r可知v赤 v同 则线速度关系为v赤 v同 v近 故c项正确 两个离得比较近的天体 在彼此间的引力作用下绕两者连线上的某一点做圆周运动 这样的两颗星组成的系统称为双星 如图2所示 二 双星问题 图2 1 双星特点 两星具有相同的角速度和周期 例2两个靠得很近的天体 离其他天体非常遥远 它们以其连线上某一点o为圆心各自做匀速圆周运动 两者的距离保持不变 科学家把这样的两个天体称为 双星 如图3所示 已知双星的质量分别为m1和m2 它们之间的距离为l 求双星的运行轨道半径r1和r2及运行周期t 解析 答案 图3 解析双星间的引力提供了各自做圆周运动的向心力 且r1 r2 l 针对训练2如图4所示 两颗星球组成的双星 在相互之间的万有引力作用下 绕连线上的o点做周期相同的匀速圆周运动 现测得两颗星之间的距离为l 质量之比为m1 m2 3 2 下列说法中正确的是a m1 m2做圆周运动的线速度之比为3 2b m1 m2做圆周运动的角速度之比为3 2c m1做圆周运动的半径为ld m2做圆周运动的半径为l 图4 解析 答案 解析设双星m1 m2距转动中心o的距离分别为r1 r2 双星绕o点转动的角速度为 据万有引力定律和牛顿第二定律得 m1 m2做圆周运动的线速度分别为v1 r1 v2 r2 故v1 v2 r1 r2 2 3 综上所述 选项c正确 当堂达标检测 1 同步卫星 与 赤道物体 及近地卫星的比较 多选 如图5所示 同步卫星与地心的距离为r 运行速率为v1 向心加速度为a1 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2 第一宇宙速度为v2 地球半径为r 则下列比值正确的是 解析 答案 1 2 3 图5 解析地球同步卫星 轨道半径为r 运行速率为v1 向心加速度为a1 地球赤道上的物体 轨道半径为r 随地球自转的向心加速度为a2 以第一宇宙速度运行的卫星为近地卫星 其轨道半径为r 1 2 3 2 卫星的变轨 多选 如图6所示 发射同步卫星的一般程序是 先让卫星进入一个近地的圆轨道 然后在p点变轨 进入椭圆形转移轨道 该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的p点 远地点为同步圆轨道上的q点 到达远地点q时再次变轨 进入同步轨道 设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1 在椭圆形转移轨道的近地点p 图6 点的速率为v2 沿转移轨道刚到达远地点q时的速率为v3 在同步轨道上的速率为v4 三个轨道上运动的周期分别为t1 t2 t3 则下列说法正确的是 1 2 3 a 在p点变轨时需要加速 q点变轨时要减速b 在p点变轨时需要减速 q点变轨时要加速c t1 t2 t3d v2 v1 v4 v3 解析 答案 1 2 3 解析卫星在椭圆形转移轨道的近地点p时做离心运动 所受的万有引力小于所需要的向心力 而在圆轨道时万有引力等于向心力 同理 由于卫星在转移轨道上q点做离心运动 可知v3 v4 故选项a b错误 1 2 3 1 2 3 解析 答案 3 双星问题 如图7所示 两个星球a b组成双星系统 它们在相互之间的万有引力作用下 绕连线上某点