专题提升3　天体运动中的几类典型问题-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习课件PPT（粤教版2019）

导巧球 专题提升3： 天体运动中的几类典型问题 [素养目标] 1.理解同步卫星、近地卫星及赤道上物体的区别. 2.掌握双星运动的特点，会分析求解双星运动的周期和角速度. 3.会分析卫星的变轨问题，知道卫星变轨的原因和变轨前后卫星速度的变化 分类研析 突破要点，提升关键 类型一赤道上的物体与近地卫星、同步卫星的比较 赤道上 比较内容 近地卫星 同步卫星 的物体 向心力 万有引力 万有引力 来源 的分力 向心力方向 指向地心 重力与万有 重力略小于 重力等于万有引力 引力的关系 万有引力 __________________ [例1](2021江苏苏州月考)如图所示，A为地球表面赤道上的物体，B为轨道在 赤道平面内的实验卫星，C为在赤道上空的地球同步卫星，已知卫星C和卫星B的 轨道半径之比为3：1，且两卫星的环绕方向相同，下列说法正确的是(B) A.卫星B、C运行速度之比为3：1 B.卫星B的加速度大于物体A的加速度 C.同一物体在卫星B中对支持物的压力比在卫星C中大 D.在卫星B中一天内可看到3次日出 解析：根据一=m知v=一，所以B、C的运行速度之比为一：1，故A错误；卫星在空中只受到 GMm GM 万有引力，根据mG一得=一，B的轨道半径比C的小，所B的加速度比C的大，又A、C的角 速度相同，根据a=W得C敏速度比A大，故卫星B的加速度大于物体A的加速度，故B正确； 绕地球做匀速圆周运动的卫星内的物体都处于完全失重状态，所以物体对支持物的压力都是0， 故C错误；根据 一m一，r可得T=2Π3，地球同步卫星C和实验卫星B的轨道半径之比为3： GMm 2m2 2 回T团 ⑦GM 1,两卫星周期关系一= 一，C的周期与地球的自转周期相等，为24小时，所以B的周期为一 TB 1 8既3 T6回rG回27 3 小时，一天内B绕地球的圈数n=—=3 ≈5.2，所以在卫星B中一天可以看到5次日出，故D错误. 24h [针对训练1]（多选)如图所示，a是静止在赤道上随地球自转的物体，b、c是 在赤道平面内的两颗人造卫星，b位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，c 是同步卫星.下列关系正确的是(ACD) A.物体a随地球自转的线速度小于卫星b的线速度 B.卫星b的角速度小于卫星c的角速度 C.物体a随地球自转的周期等于卫星c的周期 D.物体a随地球自转的向心加速度小于卫星c的向心加速度 解析：地球赤道上的物体a与地球同步卫星c具有相同的角速度，由v=wr知，物体a 随地球自转的线速度小于卫星c的线速度，对于卫星b、c,根据万有引力提供向心力 得Gm2,可得v 地，则知卫星c的线速度小于卫星b的线速度，所以物体a mm Gm 2 回r 随地球自转的线速度小于卫星b的线速度，故A正确；对于卫星b、c,由地mwr Gm m 可知w三 地，卫星b的角速度大于卫星c的角速度，故B错误；c是地球的同步卫星， Gm 其运行周期与地球自转周期相同，故C正确；对于a、c,角速度相等，由a=w'r知，物 体a随地球自转的向心加速度小于卫星c的向心加速度，故D正确. 类型二宇宙双星问题 1.双星系统的特点 (1)两颗星体各自所需的向心力由彼此间的万有引力相互提供（如图），即G一= m m2 mi r1=m2 T2. ω12 22 】m2 m