1、2016级高一物理学案 班级： 姓名： 使用日期：2017.3.27-2017.3.31 审批：天体运动专题五双星问题和黑洞问题主备人：高玉芳 审核人：高一物理组学习目标：1、掌握双星问题的处理方法。2、掌握黑洞问题的处理方法。重点: 双星问题难点：黑洞问题合作探究一：关于双星问题：双星问题，相距较近的两个行星，围绕连线上的某一点做匀速圆周运动，（此时，只考虑它们之间的引力，不考虑其它星球对两星的作用力）。因此，这两星的向心力的大小（相同或不相同），两星的角速度的大小，两星的周期。两星的轨道半径之和为两个星球的球心之间的。例题：在天体运动中，将两个相距较近的行星称为双星，它们在相互的引力作用下
2、间距保持不变，并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动，若它们之间的距离为L，质量分别为m1和m2，试求：双星的轨道半径，双星的运行周期，双星的线速度。随堂练习：1、如图所示，两颗行星组成的双星，在相互的引力的作用下，围绕连线上的一点做匀速圆周运动，两星之间的距离为L，质量之比为m1：m23：2，则A、m1和m2做圆周运动的线速度之比为3：2B、m1和m2做圆周运动的角速度之比为3：2C、m1做圆周运动的半径为2L/5D、m2做圆周运动的半径为2L/5合作探究二：关于黑洞问题在天体的研究中，科学家提出了黑洞问题。即：若某星球的质量为M，半径为r，则根据万有引力定律，它对其表面的质量为m的物体的引
3、力的大小为，如果星球的质量越大，半径越小，则星球对物体的引力越大，根据前面的讨论，若要脱离星球的吸引，需要的速度，有理由认为，有这样的星球，其质量非常大，半径非常小，使得物体的速度无论多大都不能脱离星球的吸引而脱离该星球，即使达到光速（物体的速度不可能超过光速）也不能脱离，也就是说光也不能脱离该星球的吸引而入太空，此时该星球将成为黑洞。（阅读课本）例题：已知物体从地球上的逃逸速度为2GM/R，其中G是引力常数，M是地球的质量，R是地球的半径。G6.671011Nm2/kg2 C3108m/s逃逸速度大于真空中的光速的天体叫做黑洞。若某黑洞的质量等于21030kg。则它的最大半径为多少？ 合作探
4、究三：在行星的组成问题上，科学家认为，行星本身在自转，由于星球组成部分之间存在的引力使得星球稳定，若没有引力的存在，星球将会瓦解。但是要保持稳定，引力必须大于或等于在该星球赤道表面的物体随星球转动需要的向心力。例题：中子星是恒星演化过程中一种结果，它的密度很大，现有一颗中子星，观测到它的自转周期为1/30s，问：该中子星的最小密度应是多少才能保持该星球的稳定，而不致因自转而瓦解？（计算时可把星球看成均匀的球体）2016级高一物理学案 班级： 姓名： 使用日期：3.27-3.31 审批：天体运动专题五双星问题和黑洞问题课后反馈练习1、 宇宙中两颗相距较近的行星组成一个双星系统，围绕连线上的一点做
5、匀速圆周运动，若它们的运转周期为T，两星中心的距离为R，求两星的总质量。2、 在天体演变的过程中，红色巨星发生爆炸后，可以形成中子星，中子星具有极高的密度，求：若知道中子星的密度为1017kg/m3。该中子星的卫星围绕它做匀速圆周运动的最小周期为多少？中子星也在自转，若其自转的角速度为6.28106rad/s，为了中子星不因自转而瓦解，密度至少为多少？3、土星外层有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以通过测量环中各层的线速度与该层到土星中心的距离之间的关系来判断：（）A、若线速度与距离成正比，则该层是土星的卫星群B、若线速度的平方与距离成正比，则该层是土星的卫星群C、若线速度与距离成反比，则该层是土星的一部分。D、若线速度的平方与距离成反比，则该层是土星的卫星群。
