专题 双星多星系统 导学案 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

仰望星空，探索宇宙奥秘 高一物理学习设计 编者： 审核: 高一物理组 日期： 专题：双星多星系统 【课标要求】 通过史实，了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。 【学习目标】 1、通过天体中的双星和多星系统掌握万有引力定律的应用 2、通过本节学习让学生感受宇宙之神秘，激发对天文学的热爱 【情境设计】观看视频 恒星之间也存在引力，这使得有些靠得比较近的恒星互相绕转。被引力系在一起、互相绕转的两颗星就叫物理双星。双星是围绕着公共重心的轨道上公转的一对恒星。在我们的银河系的众星中，属双星或更复杂聚星的成员星占很大比重，可能有一半以上的恒星都是。 【问题体验】 1、请你在下面画出你所建构的双星结构模型 2、如果要求此双星的总质量，需要观测哪些物理量？如何建立这些量的关系？ 【归纳总结】双星问题特点 1.下图为质量分别是m1和m2的两颗相距较近的恒星它们间的距离为l。此双星运动的特点是: (1)两星的运行轨道为________圆，圆心是它们之间连线上的某一点; (2)两星的向心力大小__________，由它们间的_____________提供; (3)两星的运动_________、____________相同; (4)两星的运动半径之和等于它们间的距离，即r1+r2=_______。 (1)m1r1=m2r2,即恒星的运动半径与其质量成_______比。 (2)由于ω=，r1+r2=l,所以两恒星的质量之和m1+m2=________________。 【达标检测】 一个国际研究小组借助于智利的甚大望远镜，观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示．此双星系统中体积较小的成员能“吸食”另一颗体积较大的星体表面的物质，达到质量转移的目的，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中(两星体密度相当) A．它们做圆周运动的万有引力保持不变 B．它们做圆周运动的角速度不断变大 C．体积较大的星体圆周运动轨迹半径变大，线速度变小 D．体积较大的星体圆周运动轨迹半径变大，线速度也变大 【巩固提升】 1、 三颗星位于同一直线上，其中一颗星受到另外两颗星的引力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽略其他星体对它们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星位于同一直线上,两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行.设每个星体的质量均为m. (1) 试求第一种形式下,星体运动的线速度和周期. (2)假设两种形式下星体的运动周期相同,第二种形式下星体之间的距离应为多少 2.假想宇宙中存在着由四颗星组成的孤立星系．如图所示，一颗母星处在正三角形的中心，三角形的顶点各有一颗质量相等的小星围绕母星做圆周运动．如果两颗小星间的万有引力为F，母星与任意一颗小星间的万有引力为9F．则 A．每颗小星受到的万有引力为(＋9)F B．每颗小星受到的万有引力为(＋9)F C．母星的质量是每颗小星质量的3倍 D．母星的质量是每颗小星质量的3倍 【自我评价】你对自己本节课的知识掌握、课堂表现作何评价？ 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$