高三物理(魯科版)一輪復(fù)習(xí)配套課件：5-6(小專題)天體運動中的“四大難點”

1、能力突破能力突破突破一近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運行問題突破一近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運行問題近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的三種近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的三種勻速圓周運動的比較勻速圓周運動的比較1軌道半徑軌道半徑：近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同，同：近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同，同步衛(wèi)星的軌道半徑較大，即步衛(wèi)星的軌道半徑較大，即r同同r近近r物物。第第6課時課時(小專題小專題)天體運動中的天體運動中的“四大難點四大難點”知知 識識 梳梳 理理能力突破能力突破能力突破能力突破4動力學(xué)規(guī)律動力學(xué)規(guī)律能力突破能力突破【典例典例1】(多選多選)地

2、球同步衛(wèi)星離地心的距離為地球同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運行速，運行速率為率為v1，加速度為，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為心加速度為a2，地球的第一宇宙速度為，地球的第一宇宙速度為v2，半徑為，半徑為R，則，則下列比例關(guān)系中正確的是下列比例關(guān)系中正確的是 ()能力突破能力突破能力突破能力突破答案答案AD能力突破能力突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】1(2014江西鷹潭市高三第二次模擬考試江西鷹潭市高三第二次模擬考試)有有a、b、c、d四四顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動，還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動，b在地面附近近地軌

3、道上正常運動，在地面附近近地軌道上正常運動，c是地球同步衛(wèi)星，是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為是高空探測衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24 h，所有衛(wèi)星的，所有衛(wèi)星的運動均視為勻速圓周運動，各衛(wèi)星排列位置如圖運動均視為勻速圓周運動，各衛(wèi)星排列位置如圖1所示，所示，則下列關(guān)于衛(wèi)星的說法中正確的是則下列關(guān)于衛(wèi)星的說法中正確的是 ()圖圖1能力突破能力突破解析解析在地球赤道表面隨地球自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，其所受萬有在地球赤道表面隨地球自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，其所受萬有引力提供重力和其做圓周運動的向心力，引力提供重力和其做圓周運動的向心力，a的向心加速度的向心加速度小于重力加速度小于重力加速度g，選項，選項A錯誤

4、；由于錯誤；由于c為同步衛(wèi)星，所以為同步衛(wèi)星，所以能力突破能力突破答案答案C能力突破能力突破突破二衛(wèi)星的變軌問題突破二衛(wèi)星的變軌問題1衛(wèi)星變軌的原因衛(wèi)星變軌的原因(1)由于對接引起的變軌由于對接引起的變軌(2)由于空氣阻力引起的變軌由于空氣阻力引起的變軌2衛(wèi)星變軌的實質(zhì)衛(wèi)星變軌的實質(zhì)能力突破能力突破能力突破能力突破【典例典例2】 (多選多選)在發(fā)射一顆質(zhì)在發(fā)射一顆質(zhì)量為量為m的人造地球同步衛(wèi)星時，的人造地球同步衛(wèi)星時，先將其發(fā)射到貼近地球表面運先將其發(fā)射到貼近地球表面運行的圓軌道行的圓軌道上上(離地面高度忽離地面高度忽略不計略不計)，再通過一橢圓軌道，再通過一橢圓軌道變軌后到達距地面高為變軌后

5、到達距地面高為h的預(yù)定的預(yù)定圓軌道圓軌道上。已知它在圓形軌道上。已知它在圓形軌道上運行的加速度為上運行的加速度為g，地球半徑為，地球半徑為R，圖，圖2中中PQ長約為長約為8R，衛(wèi)星在變軌過程中質(zhì)量不變，則，衛(wèi)星在變軌過程中質(zhì)量不變，則 ()圖圖2能力突破能力突破C衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道上運行時經(jīng)過上運行時經(jīng)過P點的速率大于在軌道點的速率大于在軌道上上運行時經(jīng)過運行時經(jīng)過P點的速率點的速率D衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道上的動能大于在軌道上的動能大于在軌道上的動能上的動能能力突破能力突破第一步：抓住信息第一步：抓住信息構(gòu)建運動模型構(gòu)建運動模型能力突破能力突破第二步：找突破口第二步：找突破口理清思路理清思路能

6、力突破能力突破能力突破能力突破答案答案BC能力突破能力突破解題模板解題模板能力突破能力突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】2(多選多選)如圖如圖3是是“嫦娥三號嫦娥三號”飛行軌道示意圖。假設(shè)飛行軌道示意圖。假設(shè)“嫦娥嫦娥三號三號”運行經(jīng)過運行經(jīng)過P點第一次通過近月制動使點第一次通過近月制動使“嫦娥三號嫦娥三號”在在距離月面高度為距離月面高度為100 km的圓軌道的圓軌道上運動，再次經(jīng)過上運動，再次經(jīng)過P點時第二次通過近月制動使點時第二次通過近月制動使“嫦娥三號嫦娥三號”在距離月面近地在距離月面近地點為點為Q、高度為、高度為15 km，遠地點為，遠地點為P、高度為、高度為100 km的橢的橢圓軌道圓軌道上運

7、動，下列說法正確的是上運動，下列說法正確的是 ()能力突破能力突破圖圖3能力突破能力突破A“嫦娥三號嫦娥三號”在距離月面高度為在距離月面高度為100 km的圓軌道的圓軌道上運上運動時速度大小可能變化動時速度大小可能變化B“嫦娥三號嫦娥三號”在距離月面高度在距離月面高度100 km的圓軌道的圓軌道上運動上運動的周期一定大于在橢圓軌道的周期一定大于在橢圓軌道上運動的周期上運動的周期C“嫦娥三號嫦娥三號”在橢圓軌道在橢圓軌道上運動經(jīng)過上運動經(jīng)過Q點時的加速度一點時的加速度一定大于經(jīng)過定大于經(jīng)過P點時的加速度點時的加速度D“嫦娥三號嫦娥三號”在橢圓軌道在橢圓軌道上運動經(jīng)過上運動經(jīng)過Q點時的速率可能點時

8、的速率可能小于經(jīng)過小于經(jīng)過P點時的速率點時的速率能力突破能力突破解析解析“嫦娥三號嫦娥三號”在距離月面高度為在距離月面高度為100 km的圓軌道上運動是勻的圓軌道上運動是勻速圓周運動，速度大小不變，選項速圓周運動，速度大小不變，選項A錯誤；由于圓軌道的軌道半錯誤；由于圓軌道的軌道半徑大于橢圓軌道半長軸，根據(jù)開普勒定律，徑大于橢圓軌道半長軸，根據(jù)開普勒定律，“嫦娥三號嫦娥三號”在距離在距離月面高度月面高度100 km的圓軌道的圓軌道上運動的周期一定大于在橢圓軌道上運動的周期一定大于在橢圓軌道上運動的周期，選項上運動的周期，選項B正確；由于在正確；由于在Q點點“嫦娥三號嫦娥三號”所受萬有引力所受萬

9、有引力大，所以大，所以“嫦娥三號嫦娥三號”在橢圓軌道在橢圓軌道上運動經(jīng)過上運動經(jīng)過Q點時的加速度一點時的加速度一定大于經(jīng)過定大于經(jīng)過P點時的加速度，選項點時的加速度，選項C正確；正確；“嫦娥三號嫦娥三號”在橢圓軌道在橢圓軌道上運動的引力勢能和動能之和保持不變，上運動的引力勢能和動能之和保持不變，Q點的引力勢能小于點的引力勢能小于P點點的引力勢能，所以的引力勢能，所以“嫦娥三號嫦娥三號”在橢圓軌道在橢圓軌道上運動到上運動到Q點的動能點的動能較大，速度較大，所以較大，速度較大，所以“嫦娥三號嫦娥三號”在橢圓軌道在橢圓軌道上運動經(jīng)過上運動經(jīng)過Q點點時的速率一定大于經(jīng)過時的速率一定大于經(jīng)過P點時的速率

10、，選項點時的速率，選項D錯誤。錯誤。答案答案BC能力突破能力突破突破三天體運動中的能量問題突破三天體運動中的能量問題1衛(wèi)星衛(wèi)星(或航天器或航天器)在同一圓形軌道上運動時，機械能不在同一圓形軌道上運動時，機械能不變。變。2航天器在不同軌道上運行時機械能不同，軌道半徑越航天器在不同軌道上運行時機械能不同，軌道半徑越大，機械能越大。大，機械能越大。能力突破能力突破但機械能增大；相反，衛(wèi)星由于速率減小但機械能增大；相反，衛(wèi)星由于速率減小(發(fā)動機做負功發(fā)動機做負功)會做向心運動，軌道半徑減小，萬有引力做正功，衛(wèi)星會做向心運動，軌道半徑減小，萬有引力做正功，衛(wèi)星動能增大，同樣原因致使衛(wèi)星在較低軌道上的運行

11、速率動能增大，同樣原因致使衛(wèi)星在較低軌道上的運行速率大于在較高軌道上的運行速率，但機械能減小。大于在較高軌道上的運行速率，但機械能減小?！镜淅淅?】(2014山東卷山東卷，20)2013年我國相繼年我國相繼完成完成“神十神十”與與“天宮天宮”對接、對接、“嫦娥嫦娥”攜攜“玉玉兔兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔玉兔”回家的設(shè)想：如圖回家的設(shè)想：如圖4，將攜帶，將攜帶“玉玉兔兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運動的飛船對接，然后由飛船送后

12、由飛船送“玉兔玉兔”返回地球。返回地球。圖圖4能力突破能力突破能力突破能力突破答案答案D能力突破能力突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】3(多選多選)(2013新課標全國卷新課標全國卷，20)目前，在地球周圍有目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐近似為圓，且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是用，則下列判斷正確的是 ()A衛(wèi)星的動能逐漸減小衛(wèi)星的動能逐漸減小B由于地

13、球引力做正功，引力勢能一定減小由于地球引力做正功，引力勢能一定減小C由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變持不變D衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小能力突破能力突破答案答案BD能力突破能力突破突破四衛(wèi)星的追及相遇問題突破四衛(wèi)星的追及相遇問題某星體的兩顆衛(wèi)星之間的距離有最近和最遠之分，但它某星體的兩顆衛(wèi)星之間的距離有最近和最遠之分，但它們都處在同一條直線上。由于它們的軌道不是重合的，們都處在同一條直線上。由于它們的軌道不是重合的，因此在最近和最遠的相遇問題上不能通過位移或弧長相因此在最近和最遠的

14、相遇問題上不能通過位移或弧長相等來處理，而是通過衛(wèi)星運動的圓心角來衡量，若它們等來處理，而是通過衛(wèi)星運動的圓心角來衡量，若它們初始位置在同一直線上，實際上內(nèi)軌道所轉(zhuǎn)過的圓心角初始位置在同一直線上，實際上內(nèi)軌道所轉(zhuǎn)過的圓心角與外軌道所轉(zhuǎn)過的圓心角之差為與外軌道所轉(zhuǎn)過的圓心角之差為的整數(shù)倍時就是出現(xiàn)最的整數(shù)倍時就是出現(xiàn)最近或最遠的時刻。近或最遠的時刻。能力突破能力突破【典例典例4】(多選多選)(2014新課標全國卷新課標全國卷，19)太陽系各行太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。當星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。當?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排地

15、球恰好運行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日行星沖日”。據(jù)報道，。據(jù)報道，2014年各行星沖日時間分別是：年各行星沖日時間分別是：1月月6日木星沖日；日木星沖日；4月月9日火星沖日；日火星沖日；5月月11日土星沖日；日土星沖日；8月月29日海王星沖日；日海王星沖日；10月月8日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽運動日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是 ()地球地球 火星火星 木星木星 土星土星 天王星天王星 海王星海王星軌道半徑軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930能力突破能力突破A.各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B在在2015年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半D地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短