202X屆高考物理一輪復(fù)習(xí)能力課5天體運(yùn)動(dòng)中的三類問題課件新人教版

1、能力課能力課5 5天體運(yùn)動(dòng)中的三類問天體運(yùn)動(dòng)中的三類問題題-2-知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星1.同步衛(wèi)星:運(yùn)行周期與行星相同或軌道平面旋轉(zhuǎn)角速度與行星的公轉(zhuǎn)角速度大致相等的衛(wèi)星。衛(wèi)星公轉(zhuǎn)周期與地球周期相同的稱地球同步衛(wèi)星。2.近地衛(wèi)星:近地衛(wèi)星是指軌道在地球表面附近的衛(wèi)星,計(jì)算時(shí)軌道半徑可近似取地球半徑。自轉(zhuǎn)周期自轉(zhuǎn)-3-知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二衛(wèi)星變軌原理當(dāng)衛(wèi)星開啟、關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或受空氣阻力作用時(shí),萬有引力不再等于向心力,衛(wèi)星將做變軌運(yùn)行: -4-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問題近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問題(師生共研師生共研)近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的

2、區(qū)別與聯(lián)系-5-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三-6-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例題(2018江西鷹潭模擬)有a、b、c、d四顆衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng),b在地面附近近地軌道上正常運(yùn)行,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測(cè)衛(wèi)星,設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24h,所有衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),各衛(wèi)星排列位置如圖所示,則下列關(guān)于衛(wèi)星的說法正確的是()A.a的向心加速度等于重力加速度gB.c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角為C.b在相同的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長D.d的運(yùn)動(dòng)周期可能是23h 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-7-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥 同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同,角速度相同,根據(jù)a=2r比較a與c的向

3、心加速度大小,再比較c的向心加速度與g的大小。根據(jù)萬有引力提供向心力,列出等式得出線速度與半徑的關(guān)系,分析弧長關(guān)系。根據(jù)開普勒第三定律判斷d與c的周期關(guān)系。-8-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維訓(xùn)練思維訓(xùn)練國務(wù)院批復(fù),自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。如圖所示,1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號(hào),目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行,其軌道近地點(diǎn)高度約為440km,遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2060km;1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35786km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1,東方紅二號(hào)的加速度為a2,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度

4、為a3,則a1、a2、a3的大小關(guān)系為()A.a2a1a3B.a3a2a1C.a3a1a2D.a1a2a3 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-9-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三衛(wèi)星的變軌與對(duì)接問題衛(wèi)星的變軌與對(duì)接問題模型建構(gòu)模型建構(gòu)1.變軌過程(1)為了節(jié)省能量,在赤道上順著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上。如圖所示。(2)在A點(diǎn)(近地點(diǎn))點(diǎn)火加速,由于速度變大,萬有引力不足以提供在軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入橢圓軌道。(3)在B點(diǎn)(遠(yuǎn)地點(diǎn))再次點(diǎn)火加速進(jìn)入圓形軌道。-10-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.變軌過程各物理量分析(1)速度:設(shè)衛(wèi)星在圓軌道和上運(yùn)行時(shí)的速率分別為v1、v3,在軌道上過A點(diǎn)和B

5、點(diǎn)時(shí)速率分別為vA、vB。在A點(diǎn)加速,則vAv1,在B點(diǎn)加速,則v3vB,又因v1v3,故有vAv1v3vB。(2)加速度:因?yàn)樵贏點(diǎn),衛(wèi)星只受到萬有引力作用,故不論從軌道還是軌道上經(jīng)過A點(diǎn),衛(wèi)星的加速度都相同,同理,經(jīng)過B點(diǎn)加速度也相同。(3)周期:設(shè)衛(wèi)星在、軌道上的運(yùn)行周期分別為T1、T2、T3,軌道半徑分別為r1、r2(半長軸)、r3,由開普勒第三定律=k可知T1T2T3。(4)機(jī)械能:在一個(gè)確定的圓(橢圓)軌道上機(jī)械能守恒。若衛(wèi)星在、軌道的機(jī)械能分別為E1、E2、E3,則E1E2E3。-11-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考向1變軌前后各物理量的比較例1(2019浙江名校月考)世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)

6、衛(wèi)星“墨子號(hào)”在圓滿完成4個(gè)月的在軌測(cè)試任務(wù)后,正式交付用戶單位使用。右圖為“墨子號(hào)”變軌示意圖,軌道A與軌道B相切于P點(diǎn),軌道B與軌道C相切于Q點(diǎn),以下說法正確的是()A.“墨子號(hào)”在軌道B上由P向Q運(yùn)動(dòng)的過程中速率越來越大B.“墨子號(hào)”在軌道C上經(jīng)過Q點(diǎn)的速率大于在軌道A上經(jīng)過P點(diǎn)的速率C.“墨子號(hào)”在軌道B上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的向心加速度大于在軌道A上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的向心加速度D.“墨子號(hào)”在軌道B上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)受到的地球的引力小于經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)受到的地球的引力 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-12-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥 兩軌道相切于同一點(diǎn),向心加速度相同,外軌道速度大于內(nèi)軌道速度。-13-考點(diǎn)一考

7、點(diǎn)二考點(diǎn)三-14-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考向2航天器的對(duì)接問題航天飛船與宇宙空間站的“對(duì)接”實(shí)際上就是兩個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體追趕問題,本質(zhì)仍然是衛(wèi)星的變軌運(yùn)行問題。-15-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例2假設(shè)天宮二號(hào)與神舟十一號(hào)都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接,下列措施可行的是()A.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,減速后飛船逐漸靠近

8、空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接 答案解析解析關(guān)閉低軌道的飛船與高軌道的空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接,飛船需在低軌處點(diǎn)火加速,做離心運(yùn)動(dòng),在飛船靠近空間實(shí)驗(yàn)室且二者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,故選項(xiàng)C正確。 答案解析關(guān)閉C-16-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥 正常運(yùn)行的衛(wèi)星,若加速,則所需向心力大于萬有引力,做離心運(yùn)動(dòng);若減速,則所需向心力小于萬有引力,做向心運(yùn)動(dòng),據(jù)此分析各選項(xiàng)。-17-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維訓(xùn)練思維訓(xùn)練(2019天津靜海月考)如圖所示,假設(shè)月球半徑為R,月球表面的重力加速度為g0,飛船在距月球表面高度為3R的圓形軌道運(yùn)動(dòng),到達(dá)軌道的點(diǎn)A時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道,到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌

9、道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng),則() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-18-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三天體運(yùn)動(dòng)中的追及相遇問題天體運(yùn)動(dòng)中的追及相遇問題(師生共研師生共研)天體相遇與追及問題的處理方法首先根據(jù)判斷出誰的角速度大,然后根據(jù)兩星追上或相距最近時(shí)滿足兩星運(yùn)動(dòng)的角度差等于2的整數(shù)倍,即At-Bt=n2(n=1,2,3,);相距最遠(yuǎn)時(shí)兩星運(yùn)行的角度差等于的奇數(shù)倍,即At-Bt=(2n+1)(n=0,1,2,)。-19-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三例題(2018廣東深圳一模)人造衛(wèi)星a的圓形軌道離地面高度為h,地球同步衛(wèi)星b離地面高度為H,hH,兩衛(wèi)星共面且運(yùn)行方向相同。某時(shí)刻衛(wèi)星a恰好出現(xiàn)在赤道上某建筑物c的正上方,設(shè)地球赤道半徑為R,地面重力加速度為g,則()