卫星的变轨、双星问题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,5,讲习题课天体运动,*,第,5,讲习题课天体运动,*,第,5,讲习题课天体运动,*,第,5,讲习题课天体运动,*,预习导学,梳理,识记,点拨,第,5,讲习题课天体运动,*,课堂讲义,理解,深化,探究,第,5,讲习题课天体运动,*,对点练习,巩固,应用,反馈,第,5,讲习题课天体运动,*,第,5,讲习题课天体运动,谢谢,观看,更多精彩内容请登录,栏目索引,CONTENTS PAGE,预习导学,梳理,识记,点拨,课堂讲义,理解,深化,探究,对点练习,巩固,应用,反馈,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,卫星的变轨、双星问题,一、解决天体运动问题的模型及思路,1.,一种模型,无论自然天体,(,如地球,),还是人造天体,(,如宇宙飞船,),都可以看做质点，围绕中心天体,(,视为静止,),做匀速圆周运动,.,2.,两条思路,(2),天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即,例,1,如图是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将卫星发射至距地面高度为,h,1,的近地轨道,上,.,在卫星经过,A,点时点火实施变轨，进入远地点为,B,的椭圆轨道,，最后在,B点再次点火，将卫星送入同步轨道,.,已知地球表面重力加速度为,g,，地球自转周期为,T,，地球的半径为,R,，求：,(1),近地轨道,上的速度大小；,(2),远地点,B,距地面的高度,天体运动规律的理解及应用,1.,如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为,M,和,2,M,的行星做匀速圆周运动,.,下列说法正确的是,(,),A.,甲的向心加速度比乙的小,B.,甲的运行周期比乙的小,C.,甲的角速度比乙的大,D.,甲的线速度比乙的大,答案,A,第二课时,课时目标：,1,、了解“赤道物体”与“同步卫星”、“近地卫星”,2,、会建立模型解决物理量的关系比较,过程与方法：,1,、观看相关媒体信息，了解卫星,2,、通过联系，建立模型不解决物理量关系,二、,“,赤道物体,”,与,“,同步卫星,”,、,“,近地卫星,”,的比较,1.,赤道上的物体与同步卫星,关系：,具有相同的角速度和周期,线速度，向心加速度的关系,.,：,2.,赤道上的物体与近地卫星,关系：,具有相同的,半径,区别：,3.,不同轨道上的卫星,:,轨道半径越大，,a,、,v,、,越小，,T,越大,.,特点：万有引力提供向心力,例,2,如图所示，,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,.,三颗卫星的线速度分别为,v,a,、,v,b,、,v,c,，角速度分别为,a,b,、,c,，周期分别为,T,a,、,T,b,、,T,c,，向心力分别为,F,a,、,F,b,、,F,c,，则,(,),A.,a,c,b,B.,F,a,F,c,F,b,C.,v,a,v,c,T,b,答案,AD,“,赤道物体,”,与,“,同步卫星,”,以及,“,近地卫星,”,的区别,2.,四颗地球卫星,a,、,b,、,c,、,d,的排列位置如图所示，其中,a,是静止在地球赤道上还未发射的卫星，,b,是近地轨道卫星，,c,是地球同步卫星，,d,是高空探测卫星，四颗卫星相比较,(,),A.,a,的向心加速度最大,B.,相同时间内,b,转过的弧长最长,C.,c,相对于,b,静止,D.,d,的运动周期可能是,23 h,答案,B,大家应该也有点累了，稍作休息,大家有疑问的，可以询问和交流,9,第三课时,课时目标：,1,、了解人造卫星、飞船的发射和变轨过程,2,、掌握人造卫星的速度大小关系,过程与方法：,1,观看相关资料，了解变轨过程,2,建模，对模型分析，掌握速度变化关系,3.,椭圆轨道与圆轨道的切点,：,4.,飞船对接问题：,卫星受到的万有引力相同，加速度相同,.,两飞船实现对接前应处于高低不同的两轨道上，目标船处于较高轨道，在较低轨道上运动的对接船通过合理地加速，做离心运动而追上目标船与其完成对接,.,例,3,2013,年,5,月,2,日凌晨,0,时,06,分，我国,“,中星,11,号通信卫星发射成功,.,“,中星,11,号,”,是一颗地球同步卫星，它主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务,.,如图,3,为发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道,1,，然后经点火，使其沿椭圆轨道,2,运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道,3.,轨道,1,、,2,相切于,Q,点，轨道,2,、,3,相切于,P,点，则当卫星分别在,1,、,2,、,3,轨道上正常运行时，以下说法正确的是,(,),A.,卫星在轨道,3,上的速率大于在轨道,1,上的速率,B.,卫星在轨道,3,上的角速度小于在轨道,1,上的角速度,C.,卫星在轨道,1,上经过,Q,点时的速度大于它在轨道,2,上经过Q,点时的速度,D.,卫星在轨道,2,上经过,P,点时的速度小于它在轨道,3,上经过,P,点时的速度,答案,BD,针对训练,如图,4,所示，,“,嫦娥一号,”,探月卫星被月球捕获后，首先稳定在椭圆轨道,上运动，其中,P,、,Q,两点分别是轨道,的近月点和远月点，,是卫星绕月球做圆周运动的轨道，轨道,和,在,P,点相切，则,(,),A.,卫星沿轨道,运动，在,P,点的速度大于,Q,点的速度,B.,卫星沿轨道,运动，在,P,点的加速度小于,Q,点的加速度,C.,卫星分别沿轨道,、,运动到,P,点的加速度不相等,D.,卫星要从轨道,进入轨道,，须在,P,点加速,答案,A,卫星、飞船的发射和变轨问题3.,如图所示，假设月球半径为,R,，月球表面的重力加速度为,g,0,，飞船在距月球表面高度为,3,R,的圆形轨道,运行，到达轨道的,A,点点火变轨进入椭圆轨道,，到达轨道的近月点,B,再次点火进入近月轨道,绕月球做圆周运动,.,则,(,),答案,D,第四课时,课时目标：,1,、掌握多星问题的解题思路,2,、会运用双星问题的结论解决相关习题,过程与方法：,1,、通过学生自学、讨论得到双星问题的解题思路。,2,、双星衍生到多星问题，能力提升,四、双星问题,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一点做圆周运动，这样的两颗星组成的系统称为双星,.,1.,双星特点,(1),两星向心力相等；,(2),两星具有相同的角速度和周期；,(3),两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，,即,r,1,r,2,L,.,2.,处理方法,3.,双星的两个结论,(1),运动半径：与质量成反比，即,m,1,r,1,m,2,r,2,例,4,两个靠得很近的天体，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,5,所示,.,已知双星的质量分别为,m,1,和,m,2,，它们之间的距离为,L,，求双星的运行轨道半径,r,1,和,r,2,及运行周期,T,.,双星问题,4.,现代观测表明，由于引力作用，恒星有,“,聚集,”,的特点，众多的恒星组成了不同层次的恒星系统，最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星，事实上，冥王星也是和另一星体构成双星，如图所示，这两颗行星,m,1,、,m,2,各以一定速率绕它们连线上某一中心,O,匀速转动，这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起，现测出双星间的距离始终为,L,，且它们做匀速圆周运动的半径,r,1,与,r,2,之比为,3,2,，则,(,),A.,它们的角速度大小之比为,2,3,B.,它们的线速度大小之比为,3,2,C.,它们的质量之比为,3,2,D.,它们的周期之比为,2,3,答案,B,第五课时,课时目标：,1,、了解卫星的追及模型,2,、掌握追及问题的处理方法,过程与方法：,1,、教师讲解，演示追及模型,2,、引导学生分析卫星的追及思路,如图所示，两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做匀速圆周运动，地球半径为,R,，,a,卫星离地面的高度等于,R,，,b,卫星离地面高度为,3,R,，则：,(1),a,、,b,两卫星运行周期之比,T,a,T,b,是多少？,(2),若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方，假设,a,卫星的周期为,T,，则,a,至少经过多长时间与,b,相距最远？,12,如图，质量分别为,m,和,M,的两个星球,A,和,B,在引力作用下都绕,O,点做匀速圆周运动，星球,A,和,B,两者中心之间的距离为,L,.,已知,A,、,B,的中心和,O,三点始终共线，,A,和,B,分别在,O,的两侧引力常量为,G,.,(1),求两星球做圆周运动的周期；,(2),在地月系统中，若忽略其它星球的影,响，可以将月球和地球看成上述星球,A,和,B,，月球绕其轨道中心运行的周期记为,T,1,.,但在近似处理问题时，常常认为月球是绕,地心做圆周运动的，这样算得的运行周期,记为,T,2,.,已知地球和月球的质量分别为,5.9810,24,kg,和,7.3510,22,kg.,求,T,2,与,T,1,两者平,方之比,(,结果保留,3,位小数,),第六课时,课时目标：,1,、熟练应用万有引力解决有关实际问题。,2,、对地球（或其他星球）比值类问题的综合练习，巩固提升基本转换应用能力。,过程与方法：,1,、通过作业讲评，让学生弄清自己错误的原因。,2,、学生相互讲解、讨论，加深对知识的理解与应用。,3,、老师对典型问题的重点讲评、拓展，使学生理解其基本关系,。,题组一天体运动规律的理解及应用,1,已成为我国首个人造太阳系小行星的嫦娥二号卫星，,2014,年,2,月再次刷新我国深空探测最远距离记录，超过,7000,万公里，嫦娥二号是我国探月工程二期的先导星，它先在距月球表面高度为,h,的轨道上做匀速圆周运动，运行周期为,T,；然后从月球轨道出发飞赴目的地拉格朗日,L,2,点进行科学探测若以,R,表示月球的半径，引力常量为,G,，则,(,),答案,BC,题组一天体运动规律的理解及应用,答案,ACD,题组二,“,赤道物体,”,与,“,同步卫星,”,以及,“,近地卫星,”,的区别,3,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轨道半径相同但线速度、周期不同,D,同步卫星的周期大于近地卫星的周期,答案,CD,题组二,“,赤道物体,”,与,“,同步卫星,”,以及,“,近地卫星,”,的区别,4,设地球半径为,R,，,a,为静止在地球赤道上的一个物体，,b,为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，,c,为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为,r,.,下列说法中正确的是,(,),答案,D,题组二,“,赤道物体,”,与,“,同步卫星,”,以及,“,近地卫星,”,的区别,5,、我国发射的,“,北斗系列,”,卫星中同步卫星到地心距离为,r,，运行速率为,v,1,，向心加速度为,a,1,；在地球赤道上的观测站的向心加速度为,a,2,，近地卫星做圆周运动的速率为,v,2,，向心加速度为,a,3,，地球的半径为,R,，则下列比值正确的是,(,),答案,AB,题组三卫星、飞船的发射和变轨问题,6,宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是,(,),A,飞船加速直到追上空间站，完成对接,B,飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接,C,飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接,D,无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接,答案,B,题组三卫星、飞船的发射和变轨问题,7,、如图所示，我国发射,“,神舟,”,六号飞船时，先将飞船发送到一个椭圆轨道上，其近地点,M,距地面,200km,，远地点,N,距地面,340km.,进入该轨道正常运行时，通过,M,、,N,点时的速率分别是,v,1,和,v,2,.,当某次飞船通过,N,点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面,340km,的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，这时飞船的速率为,v,3,.,比较飞船在,M,、,N,、,P,三点正常运行时,(,不包括点火加速阶段,),的速率大小和加速度大小，下列结论正确的是,(,),A,v,1,v,3,v,2,，,a,1,a,3,a,2,B,v,1,v,2,v,3,，,a,1,a,2,a,3,C,v,1,v,2,v,3,，,a,1,a,2,a,3,D,v,1,v,3,v,2,，,a,1,a,2,a,3,答案,D,题组四双星及三星问题,8,宇宙中有相距较近、质量可以相比的两颗星球，其他星球对他们的万有引力可以忽略不计它们在相互之间的万有引力作用下，围绕连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动，如图所示下列说法中正确的是,(,),A,它们的线速度大小与质量成正比,B,它们的线速度大小与轨道半径成正比,C,它们的线速度大小相等,D,它们的向心加速度大小相等,答案,B,题组四双星及三星问题,9,宇宙中有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某点做周期相同的匀速圆周运动现测得两颗星球之间的距离为,L,，质量之比为,m,1,m,2,32,，则下列说法正确的是,(,),A,m,1,、,m,2,做圆周运动的线速度之比是,32,B,m,1,、,m,2,做圆周运动的角速度之比是,32,答案,C,