专题2：双星与多星问题（课件） 2023-2024学年高一物理同步讲练课堂（人教版2019必修第二册）.

主讲老师：陈庆威 第七章：专题2 双星与多星问题 高中物理必修第二册课件 目录 CONTENT 高中物理必修第二册课件 双星系统 三星系统 四星系统 黑洞、暗物质 问题与思考 01. 高中物理必修第二册课件 宇宙中，有两颗星在一起组成的稳定旋转系统，有三颗星的，也有更多颗星体组成的稳定旋转系统。它们除相互吸引外，几乎不受外界其他星体的干扰。 它们的运动有什么特点和规律呢 ？让我们一起探索吧！ 双星系统 第一部分 双星系统 01. 高中物理必修第二册课件 相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。 在银河系中，双星的数量非常多，估计不少于单星。研究双星，不但对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义，而且对于了解银河系的形成和演化，也是一个不可缺少的方面。 双星系统的特点 02. 高中物理必修第二册课件 两颗恒星均绕共同的中心做匀速圆周运动，轨道半径r1、r2与两恒星间距离L的关系为r1＋r2＝L； 两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力Fn大小相等； 两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度ω相同，周期T相同。 O 双星系统的轨道半径 03. 高中物理必修第二册课件 如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，求各自圆周运动的半径r1、r2的大小及r1、r2的比值。 对m1: 对m2: 规律：m 越大，旋转半径越小，离中心越近。 r 1 + r2 = L r1 r2 m2 m1 L o 双星系统的速度关系 04. 高中物理必修第二册课件 对m1: 对m2: 如图，双星的质量分别为m1、m2，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，求它们的线速度v1、v2的比值。 r1 r2 m2 m1 L o 双星系统的质量 05. 高中物理必修第二册课件 r1 r2 B A L o 对A: 对B: ① ①+②得： ② 如图，A、B为双星系统，它们之间的距离为L，轨道半径分别为r1和r2，若运动周期为T，求两星的总质量。 三星系统 第二部分 三星系统 01. 高中物理必修第二册课件 三星系统是指有三颗恒星组成的恒星系统，一般是由一对双星和另一颗距离较远的星组成的一个双星系统。这三颗恒星的距离相对于其他恒星很远，因此三星系统受其他星体引力影响通常忽略不计。 一条直线上的三星系统 02. 高中物理必修第二册课件 如图，A、B、C三颗星质量相等。对A，B、C对A的万有引力提供A做匀速圆周运动的向心力；对C，A、B对C的万有引力提供A做匀速圆周运动的向心力;B在连线的中点处，所受的合力为零。 A B C 高中物理必修第二册课件 算一算：设每颗星的质量均为m，轨道半径为R,求第一种形式（直线等间距排列）下星体的线速度和周期; 【解析】对A受力分析如图： ① ② ③ A B C 一条直线上的三星系统的特点 03. 正三角形排列的三星系统 04. 高中物理必修第二册课件 B和C对A的万有引力提供A做匀速圆周运动的向心力。 A B C O A B C O 高中物理必修第二册课件 【解析】设星体做圆周运动的半径为r,则相邻两星体间距离 s F Fn 对A受力 分析如图： 算一算：假设质量均为m的正三角形排列的三颗星体的运动周期 ， 求该种形式下任意两星体间距s为多少？ 正三角形排列的三星系统的特点 05. 四星系统 第三部分 四星系统的一种可能情况 01. 高中物理必修第二册课件 宇宙中存在一些离其他恒星很远的四颗恒星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。 如图，其中一种是四颗质量相等的恒星位于正方形的四个顶点上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动，它们转动的方向相同，周期、角速度、线速度的大小相等。 L r 高中物理必修第二册课件 另一种是三颗恒星始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于正三角形的中心0点，外围三颗星绕O点做匀速圆周运动，它们转动的方向相同，周期、角速度、线速度的大小均相等，如图。 四星系统的另一种可能情况 02. M L r 黑洞 暗物质 第四部分 黑洞 01. 高中物理必修第二册课件 黑洞（英文：Black Hole，简称BH）是由广义相对论所预言的，存在于宇宙空间中的一种致密天体。黑洞的引力极其强大，使得视界内的逃逸速度大于光速。故而，黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。 高中物理必修第二册课件 1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解，这个解表明，如果一个静态球对称星体实际半径小于一个与质量相关的定值，其周围会产生奇异的现象，即存在一个界面——“视界