高中物理 3_1《天體運(yùn)動》學(xué)案教科版必修21

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　天體運(yùn)動 [教學(xué)目標(biāo)定位] 1.掌握解決天體運(yùn)動問題的思路和方法.2.理解赤道物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的區(qū)別.3.會分析衛(wèi)星(或飛船)的變軌問題.4.掌握雙星的運(yùn)動特點及其問題的分析方法. 學(xué)生的學(xué)： 1．天體運(yùn)動的動力學(xué)方程 ： v＝ ，ω＝ ，T＝ ，a＝ 2. 物體在天體表面時受到的引力等于物體的重力；有方程： 例1．地球半徑為R0，地面重力加速度為g，若衛(wèi)星在距地面R0處做勻速圓周運(yùn)動，則(　　) A.衛(wèi)星的速度為 B.衛(wèi)星的角速度為 C.衛(wèi)星的加速度為 D.衛(wèi)星的周期為2π 3. 赤道物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)動量的比較 圖1 例2．如圖1所示，地球赤道上的山丘e、近地資源衛(wèi)星p和同步衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運(yùn)動.設(shè)e、p、q的圓周運(yùn)動速率分別為v1、v2、v3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則(　　) A.v1＞v2＞v3 B.v1＜v2＜v3 C.a1＞a2＞a3 D.a1＜a3＜a2 4. 人造衛(wèi)星的變軌問題 物體做向心運(yùn)動的條件： ；物體做離心運(yùn)動的條件： 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).圖2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(yùn)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(yùn)行時，以下說法正確的是(　　) A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 圖2 B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道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 4.雙星問題 1.雙星：是 2.雙星問題的特點： 例4．宇宙中兩個相距較近的天體稱為“雙星”，它們以兩者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運(yùn)動，但兩者不會因萬有引力的作用而吸引到一起.設(shè)兩者的質(zhì)量分別為m1和m2，兩者相距為L.求： (1)雙星的軌道半徑之比； (2)雙星的線速度之比； (3)雙星的角速度. 學(xué)生的練： 1.關(guān)于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體，以下說法正確的是(　　) A.都是萬有引力等于向心力 B.赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等 C.赤道上的物體和近地衛(wèi)星的軌道半徑相同但線速度、周期不同 D.同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期 2.設(shè)地球半徑為R，a為靜止在地球赤道上的一個物體， b為一顆近地繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星，c為地球的一顆同步衛(wèi)星，其軌道半徑為r.下列說法中正確的是(　　) A.a與c的線速度大小之比為 B.a與c的線速度大小之比為 C.b與c的周期之比為 D.b與c的周期之比為 3.探測器繞月球做勻速圓周運(yùn)動，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動，則變軌后與變軌前相比(　　) A.軌道半徑變小 B.向心加速度變小 圖2 C.線速度變小 D.角速度變小 4.如圖2所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的3顆人造衛(wèi)星，下列說法正確的是(　　) A.b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度 B.a加速可能會追上b C.c加速可追上同一軌道上的b，b減速可等到同一軌道上的c D.a衛(wèi)星由于某種原因，軌道半徑緩慢減小，仍做勻速圓周運(yùn)動，則其線速度將變大 圖3 5.如圖3所示是“嫦娥三號”環(huán)月變軌的示意圖.在Ⅰ圓軌道運(yùn)行的“嫦娥三號”通過變軌后繞Ⅱ圓軌道運(yùn)行，則下列說法中正確的是(　　) A.“嫦娥三號”在Ⅰ軌道的線速度大于在Ⅱ軌道的線速度 B.“嫦娥三號”在Ⅰ軌道的角速度大于在Ⅱ軌道的角速度 C.“嫦娥三號”在Ⅰ軌道的運(yùn)行周期大于在Ⅱ軌道的運(yùn)行周期 D.“嫦娥三號”由Ⅰ軌道通過加速才能變軌到Ⅱ軌道 6.天文學(xué)家如果觀察到一個星球獨自做圓周運(yùn)動，那么就會想到在這個星球附近存在著一個看不見的星體——黑洞.若星球與黑洞由萬有引力的作用組成雙星，以兩者連線上某點為圓心做勻速圓周運(yùn)動，那么(　　) A.它們做圓周運(yùn)動的角速度與其質(zhì)量成反比 B.它們做圓周運(yùn)動的周期與其質(zhì)量成反比 C.它們做圓周運(yùn)動的半徑與其質(zhì)量成反比 D.它們所需的向心力與其質(zhì)量成反比 7.某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點C做勻速圓周運(yùn)動.由天文觀察測得其運(yùn)動周期為T，S1到C點的距離為r1，S1和S2的距離為r，已知引力常量為G，由此可求出S2的質(zhì)量為(　　) A. B. C. D. 8.美國宇航局2011年12月5日宣布，他們發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、能適合居住的行星——“開普勒－22b”，它每290天環(huán)繞著一顆類似于太陽的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)一周.若引力常量已知，要想求出該行星的軌道半徑，除了上述信息只須知道(　　) A.該行星表面的重力加速度 B.該行星的密度 C.該行星的線速度 D.被該行星環(huán)繞的恒星的質(zhì)量 課時檢測： 1.(天體運(yùn)動的分析)火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓.已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分，火衛(wèi)二的周期為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比(　　) A.火衛(wèi)一距火星表面較近 B.火衛(wèi)二的角速度較大 C.火衛(wèi)一的運(yùn)動速度較大 D.火衛(wèi)二的向心加速度較大 2.(赤道物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星的區(qū)別)地球同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運(yùn)行速度為v1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則以下正確的是(　　) A.＝ B.＝()2 C.＝ D.＝ 3. (人造衛(wèi)星的變軌問題)2013年12月2日，肩負(fù)著“落月”和“勘察”重任的“嫦娥三號”沿地月轉(zhuǎn)移軌道直奔月球，在距月球表面100 km的P點進(jìn)行第一次制動后被月球捕獲，進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行，之后，衛(wèi)星在P點又經(jīng)過第二次“剎車制動”，進(jìn)入距月球表面100 km的圓形工作軌道Ⅱ，繞月球做勻速圓周運(yùn)動，在經(jīng)過P點時會再一次“剎車制動”進(jìn)入近月點距月球表面15公里的橢圓軌道Ⅲ，然后擇機(jī)在近月點下降進(jìn)行軟著陸，如圖3所示，則下列說法正確的是(　　) 圖3 A.“嫦娥三號”在軌道Ⅰ上運(yùn)動的周期最長 B.“嫦娥三號”在軌道Ⅲ上運(yùn)動的周期最長 C.“嫦娥三號”經(jīng)過P點時在軌道Ⅱ上運(yùn)動的線速度最大 D.“嫦娥三號”經(jīng)過P點時，在三個軌道上的加速度相等 圖4 4.(雙星問題)如圖4所示，兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點做周期相同的勻速圓周運(yùn)動.現(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質(zhì)量之比為m1∶m2＝3∶2，下列說法中正確的是(　　) A.m1、m2做圓周運(yùn)動的線速度之比為3∶2 B.m1、m2做圓周運(yùn)動的角速度之比為3∶2 C.m1做圓周運(yùn)動的半徑為L D.m2做圓周運(yùn)動的半徑為L 檢測點評：