第三章——萬有引力定律第三章——萬有引力定律第5講習(xí)題課天體運動目標(biāo)定位1.掌握解決天體運動問題的模型及思路.2.會分析人造衛(wèi)星的變軌問題.3.會分析雙星問題.第5講習(xí)題課天體運動目標(biāo)定位1.掌握解決天體運動問題的模1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理·識記·點撥

2課堂講義理解·深化·探究3對點練習(xí)鞏固·應(yīng)用·反饋1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理·識記·點撥2課堂講義1.萬有引力定律的內(nèi)容自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟物體的

成正比、與它們之間

成反比.公式F＝

.質(zhì)量m1和m2的乘積距離r的二次方1.萬有引力定律的內(nèi)容質(zhì)量m1和m2的乘積距離r的二次方2.中心天體質(zhì)量的計算周期T2.中心天體質(zhì)量的計算周期T3.衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系萬有引力a、v、ωT3.衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系萬有引力a、v一、解決天體運動問題的模型及思路1.一種模型無論自然天體(如地球)還是人造天體(如宇宙飛船)都可以看做質(zhì)點，圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運動.一、解決天體運動問題的模型及思路2.兩條思路(2)天體運動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即2.兩條思路(2)天體運動的向心力來源于天體之間的萬有引力，例1如圖1是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡化軌道示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的近地軌道Ⅰ上.在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火實施變軌，進入遠(yuǎn)地點為B的橢圓軌道Ⅱ，最后在B點再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道Ⅲ.已知地球表面重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球的半徑為R，求：圖1例1如圖1是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡化軌道示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射(1)近地軌道Ⅰ上的速度大??；(1)近地軌道Ⅰ上的速度大??；(2)遠(yuǎn)地點B距地面的高度.(2)遠(yuǎn)地點B距地面的高度.二、“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星”的比較赤道上的物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星都近似做勻速圓周運動，當(dāng)比較它們的向心加速度、線速度及角速度(或周期)時，要注意找出它們的共同點，然后再比較各物理量的大小.1.赤道上的物體與同步衛(wèi)星具有相同的角速度和周期，如同一圓盤上不同半徑的兩個點，由v＝ωr和a＝ω2r可分別判斷線速度，向心加速度的關(guān)系.二、“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星”的比較教科版高中物理必修23例2如圖2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)星的線速度分別為va、vb、vc，角速度分別為ωa、ωb、ωc，周期分別為Ta、Tb、Tc，向心力分別為Fa、Fb、Fc，則(

)A.ωa＝ωc<ωb

B.Fa＝Fc<FbC.va＝vc<vb

D.Ta＝Tc>Tb圖2例2如圖2所示，a為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，b為近地圓軌道衛(wèi)星答案

AD答案AD教科版高中物理必修233.衛(wèi)星到達橢圓軌道與圓軌道的切點時，衛(wèi)星受到的萬有引力相同，所以加速度相同.4.飛船對接問題：兩飛船實現(xiàn)對接前應(yīng)處于高低不同的兩軌道上，目標(biāo)船處于較高軌道，在較低軌道上運動的對接船通過合理地加速，做離心運動而追上目標(biāo)船與其完成對接.3.衛(wèi)星到達橢圓軌道與圓軌道的切點時，衛(wèi)星受到的萬有引力相同例3

2013年5月2日凌晨0時06分，我國“中星11號”通信衛(wèi)星發(fā)射成功.“中星11號”是一顆地球同步衛(wèi)星，它主要用于為亞太地區(qū)等區(qū)域用戶提供商業(yè)通信服務(wù).如圖3為發(fā)射過程的示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再一次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是(

)圖3例32013年5月2日凌晨0時06分，我國“中星11號”圖A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的速度D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點時的速度A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率解析同步衛(wèi)星在圓軌道上做勻速圓周運動時有：解析同步衛(wèi)星在圓軌道上做勻速圓周運動時有：答案BD答案BD針對訓(xùn)練如圖4所示，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星被月球捕獲后，首先穩(wěn)定在橢圓軌道Ⅰ上運動，其中P、Q兩點分別是軌道Ⅰ的近月點和遠(yuǎn)月點，Ⅱ是衛(wèi)星繞月球做圓周運動的軌道，軌道Ⅰ和Ⅱ在P點相切，則(

)圖4針對訓(xùn)練如圖4所示，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星被月球捕獲后，首先A.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的速度大于Q點的速度B.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的加速度小于Q點的加速度C.衛(wèi)星分別沿軌道Ⅰ、Ⅱ運動到P點的加速度不相等D.衛(wèi)星要從軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ，須在P點加速解析在近日點速度較大，故A正確；在P點從軌道Ⅰ運動到軌道Ⅱ，衛(wèi)星做向心運動，需減速，故D錯誤；A.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的速度大于Q點的速度解析在近日根據(jù)牛頓第二定律，加速度大小取決于衛(wèi)星受到的萬有引力，在同一點加速度是相同的，故B、C均錯誤.答案

A根據(jù)牛頓第二定律，加速度大小取決于衛(wèi)星受到的萬有引力，在同一四、雙星問題兩個離得比較近的天體，在彼此間的引力作用下繞兩者連線上的一點做圓周運動，這樣的兩顆星組成的系統(tǒng)稱為雙星.1.雙星特點(1)兩星做圓周運動的向心力相等；(2)兩星具有相同的角速度和周期；(3)兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離，即r1＋r2＝L.四、雙星問題2.處理方法3.雙星的兩個結(jié)論(1)運動半徑：與質(zhì)量成反比，即m1r1＝m2r22.處理方法3.雙星的兩個結(jié)論例4兩個靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠(yuǎn)，它們以其連線上某一點O為圓心各自做勻速圓周運動，兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個天體稱為“雙星”，如圖5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，求雙星的運行軌道半徑r1和r2及運行周期T.圖5例4兩個靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠(yuǎn)，它們以其連線上解析雙星間的引力提供了各自做圓周運動的向心力且r1＋r2＝L，解析雙星間的引力提供了各自做圓周運動的向心力且r1＋r2＝教科版高中物理必修23天體運動規(guī)律的理解及應(yīng)用1.如圖6所示，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動.下列說法正確的是(

)A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的運行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的線速度比乙的大圖6天體運動規(guī)律的理解及應(yīng)用圖6答案A答案A“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的區(qū)別2.四顆地球衛(wèi)星a、b、c、d的排列位置如圖7所示，其中a是靜止在地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，四顆衛(wèi)星相比較(

)圖7“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的區(qū)別圖7A.a的向心加速度最大B.相同時間內(nèi)b轉(zhuǎn)過的弧長最長C.c相對于b靜止D.d的運動周期可能是23h解析赤道上面未發(fā)射的衛(wèi)星a和同步衛(wèi)星c相對靜止，角速度相同，所以向心加速度a＝rω2，rc>ra，所以ac>aa，選項A錯；A.a的向心加速度最大教科版高中物理必修23答案B答案B衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題3.如圖8所示，假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛船在距月球表面高度為3R的圓形軌道Ⅰ運行，到達軌道的A點點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道的近月點B再次點火進入近月軌道Ⅲ繞月球做圓周運動.則(

)圖8衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題圖8教科版高中物理必修23飛船在A點處點火使速度減小，飛船做靠近圓心的運動，所以飛船速度減小，B選項錯誤；飛船在A點處點火使速度減小，飛船做靠近圓心的運動，所以飛船速答案

D答案D雙星問題4.現(xiàn)代觀測表明，由于引力作用，恒星有“聚集”的特點，眾多的恒星組成了不同層次的恒星系統(tǒng)，最簡單的恒星系統(tǒng)是兩顆互相繞轉(zhuǎn)的雙星，事實上，冥王星也是和另一星體構(gòu)成雙星，如圖9所示，這兩顆行星m1、m2各以一定速率繞它們連線上某一中心O勻速轉(zhuǎn)動，這樣才不至于因萬有引力作用而吸引在一起，現(xiàn)測出雙星間的距離始終為L，且它們做勻速圓周運動的半徑r1與r2之比為3∶2，則(

)圖