衛(wèi)星的變軌雙星問題

第一課時課時目標：1、解決天體運動問題的模型及思路2、熟練運用相關規(guī)律過程與方法：通過天體運動的實例分析，掌握解決天體運動的模型和思路

現(xiàn)在是1頁\一共有31頁\編輯于星期六一、解決天體運動問題的模型及思路1.一種模型無論自然天體(如地球)還是人造天體(如宇宙飛船)都可以看做質(zhì)點，圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運動.2.兩條思路(2)天體運動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即現(xiàn)在是2頁\一共有31頁\編輯于星期六例1如圖是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡化軌道示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的近地軌道Ⅰ上.在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火實施變軌，進入遠地點為B的橢圓軌道Ⅱ，最后在B點再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道Ⅲ.已知地球表面重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球的半徑為R，求：(1)近地軌道Ⅰ上的速度大小；(2)遠地點B距地面的高度．現(xiàn)在是3頁\一共有31頁\編輯于星期六天體運動規(guī)律的理解及應用1.如圖所示，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動.下列說法正確的是(

)A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的運行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的線速度比乙的大答案A現(xiàn)在是4頁\一共有31頁\編輯于星期六第二課時課時目標：1、了解“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星”2、會建立模型解決物理量的關系比較過程與方法：1、觀看相關媒體信息，了解衛(wèi)星2、通過聯(lián)系，建立模型不解決物理量關系現(xiàn)在是5頁\一共有31頁\編輯于星期六二、“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星”的比較1.赤道上的物體與同步衛(wèi)星關系：具有相同的角速度和周期

線速度，向心加速度的關系.：2.赤道上的物體與近地衛(wèi)星

關系：具有相同的半徑區(qū)別：3.不同軌道上的衛(wèi)星:軌道半徑越大，a、v、ω越小，T越大.特點：萬有引力提供向心力現(xiàn)在是6頁\一共有31頁\編輯于星期六例2如圖所示，a為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，b為近地圓軌道衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星.三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同.三顆衛(wèi)星的線速度分別為va、vb、vc，角速度分別為ωa、ωb、ωc，周期分別為Ta、Tb、Tc，向心力分別為Fa、Fb、Fc，則(

)A.ωa＝ωc<ωb

B.Fa＝Fc<FbC.va＝vc<vb

D.Ta＝Tc>Tb答案AD現(xiàn)在是7頁\一共有31頁\編輯于星期六“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的區(qū)別2.四顆地球衛(wèi)星a、b、c、d的排列位置如圖所示，其中a是靜止在地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，四顆衛(wèi)星相比較(

)A.a的向心加速度最大B.相同時間內(nèi)b轉(zhuǎn)過的弧長最長C.c相對于b靜止D.d的運動周期可能是23h答案B現(xiàn)在是8頁\一共有31頁\編輯于星期六第三課時課時目標：1、了解人造衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌過程2、掌握人造衛(wèi)星的速度大小關系過程與方法：1．觀看相關資料，了解變軌過程2．建模，對模型分析，掌握速度變化關系現(xiàn)在是9頁\一共有31頁\編輯于星期六3.橢圓軌道與圓軌道的切點：4.飛船對接問題：衛(wèi)星受到的萬有引力相同，加速度相同.兩飛船實現(xiàn)對接前應處于高低不同的兩軌道上，目標船處于較高軌道，在較低軌道上運動的對接船通過合理地加速，做離心運動而追上目標船與其完成對接.現(xiàn)在是10頁\一共有31頁\編輯于星期六例3

2013年5月2日凌晨0時06分，我國“中星11號”通信衛(wèi)星發(fā)射成功.“中星11號”是一顆地球同步衛(wèi)星，它主要用于為亞太地區(qū)等區(qū)域用戶提供商業(yè)通信服務.如圖3為發(fā)射過程的示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再一次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是(

)A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的速度D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點時的速度答案BD現(xiàn)在是11頁\一共有31頁\編輯于星期六針對訓練如圖4所示，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星被月球捕獲后，首先穩(wěn)定在橢圓軌道Ⅰ上運動，其中P、Q兩點分別是軌道Ⅰ的近月點和遠月點，Ⅱ是衛(wèi)星繞月球做圓周運動的軌道，軌道Ⅰ和Ⅱ在P點相切，則(

)A.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的速度大于Q點的速度B.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運動，在P點的加速度小于Q點的加速度C.衛(wèi)星分別沿軌道Ⅰ、Ⅱ運動到P點的加速度不相等D.衛(wèi)星要從軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ，須在P點加速答案

A現(xiàn)在是12頁\一共有31頁\編輯于星期六衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題3.如圖所示，假設月球半徑為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Ⅰ運行，到達軌道的A點點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道的近月點B再次點火進入近月軌道Ⅲ繞月球做圓周運動.則(

)答案

D現(xiàn)在是13頁\一共有31頁\編輯于星期六第四課時課時目標：1、掌握多星問題的解題思路2、會運用雙星問題的結(jié)論解決相關習題過程與方法：1、通過學生自學、討論得到雙星問題的解題思路。

2、雙星衍生到多星問題，能力提升現(xiàn)在是14頁\一共有31頁\編輯于星期六四、雙星問題兩個離得比較近的天體，在彼此間的引力作用下繞兩者連線上的一點做圓周運動，這樣的兩顆星組成的系統(tǒng)稱為雙星.1.雙星特點(1)兩星向心力相等；(2)兩星具有相同的角速度和周期；(3)兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離，

即r1＋r2＝L.2.處理方法3.雙星的兩個結(jié)論(1)運動半徑：與質(zhì)量成反比，即m1r1＝m2r2現(xiàn)在是15頁\一共有31頁\編輯于星期六例4兩個靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠，它們以其連線上某一點O為圓心各自做勻速圓周運動，兩者的距離保持不變，科學家把這樣的兩個天體稱為“雙星”，如圖5所示.已知雙星的質(zhì)量分別為m1和m2，它們之間的距離為L，求雙星的運行軌道半徑r1和r2及運行周期T.現(xiàn)在是16頁\一共有31頁\編輯于星期六雙星問題4.現(xiàn)代觀測表明，由于引力作用，恒星有“聚集”的特點，眾多的恒星組成了不同層次的恒星系統(tǒng)，最簡單的恒星系統(tǒng)是兩顆互相繞轉(zhuǎn)的雙星，事實上，冥王星也是和另一星體構(gòu)成雙星，如圖所示，這兩顆行星m1、m2各以一定速率繞它們連線上某一中心O勻速轉(zhuǎn)動，這樣才不至于因萬有引力作用而吸引在一起，現(xiàn)測出雙星間的距離始終為L，且它們做勻速圓周運動的半徑r1與r2之比為3∶2，則(

)A.它們的角速度大小之比為2∶3B.它們的線速度大小之比為3∶2C.它們的質(zhì)量之比為3∶2D.它們的周期之比為2∶3答案B現(xiàn)在是17頁\一共有31頁\編輯于星期六

第五課時課時目標：1、了解衛(wèi)星的追及模型2、掌握追及問題的處理方法過程與方法：1、教師講解，演示追及模型2、引導學生分析衛(wèi)星的追及思路現(xiàn)在是18頁\一共有31頁\編輯于星期六如圖所示，兩顆衛(wèi)星在同一軌道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動，地球半徑為R，a衛(wèi)星離地面的高度等于R，b衛(wèi)星離地面高度為3R，則：(1)a、b兩衛(wèi)星運行周期之比Ta∶Tb是多少？(2)若某時刻兩衛(wèi)星正好同時通過地面同一點正上方，假設a衛(wèi)星的周期為T，則a至少經(jīng)過多長時間與b相距最遠？現(xiàn)在是19頁\一共有31頁\編輯于星期六12．如圖，質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞O點做勻速圓周運動，星球A和B兩者中心之間的距離為L.已知A、B的中心和O三點始終共線，A和B分別在O的兩側(cè)．引力常量為G.(1)求兩星球做圓周運動的周期；(2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其它星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B，月球繞其軌道中心運行的周期記為T1.但在近似處理問題時，常常認為月球是繞地心做圓周運動的，這樣算得的運行周期記為T2.已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.98×1024kg和7.35×1022kg.求T2與T1兩者平方之比．(結(jié)果保留3位小數(shù))現(xiàn)在是20頁\一共有31頁\編輯于星期六

第六課時課時目標：1、熟練應用萬有引力解決有關實際問題。2、對地球（或其他星球）比值類問題的綜合練習，鞏固提升基本轉(zhuǎn)換應用能力。過程與方法：1、通過作業(yè)講評，讓學生弄清自己錯誤的原因。2、學生相互講解、討論，加深對知識的理解與應用。3、老師對典型問題的重點講評、拓展，使學生理解其基本關系?，F(xiàn)在是21頁\一共有31頁\編輯于星期六題組一天體運動規(guī)律的理解及應用1．已成為我國首個人造太陽系小行星的嫦娥二號衛(wèi)星，2014年2月再次刷新我國深空探測最遠距離記錄，超過7000萬公里，嫦娥二號是我國探月工程二期的先導星，它先在距月球表面高度為h的軌道上做勻速圓周運動，運行周期為T；然后從月球軌道出發(fā)飛赴目的地拉格朗日L2點進行科學探測．若以R表示月球的半徑，引力常量為G，則(

)

答案BC現(xiàn)在是22頁\一共有31頁\編輯于星期六題組一天體運動規(guī)律的理解及應用答案

ACD現(xiàn)在是23頁\一共有31頁\編輯于星期六題組二“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的區(qū)別3．關于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體，以下說法正確的是(

)A．都是萬有引力等于向心力B．赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等C．赤道上的物體和近地衛(wèi)星的軌道半徑相同但線速度、周期不同D．同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期答案

CD現(xiàn)在是24頁\一共有31頁\編輯于星期六題組二“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的區(qū)別4．設地球半徑為R，a為靜止在地球赤道上的一個物體，b為一顆近地繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，c為地球的一顆同步衛(wèi)星，其軌道半徑為r.下列說法中正確的是(

)答案

D現(xiàn)在是25頁\一共有31頁\編輯于星期六題組二“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的區(qū)別5、我國發(fā)射的“北斗系列”衛(wèi)星中同步衛(wèi)星到地心距離為r，運行速率為v1，向心加速度為a1；在地球赤道上的觀測站的向心加速度為a2，近地衛(wèi)星做圓周運動的速率為v2，向心加速度為a3，地球的半徑為R，則下列比值正確的是(

)答案

AB現(xiàn)在是26頁\一共有31頁\編輯于星期六題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題6．宇宙飛船和空間站在同一軌道上運動，若飛船想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的方法是(

)A．飛船加速直到追上空間站，完成對接B．飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站完成對接C．飛船加速至一個較高軌道再減速追上空間站完成對接D．無論飛船采取何種措施，均不能與空間站對接答案

B現(xiàn)在是27頁\一共有31頁\編輯于星期六題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題7、如圖所示，我國發(fā)射“神舟”六號飛船時，先將飛船發(fā)送到一個橢圓軌道上，其近地點M距地面200km，遠地點N距地面340km.進入該軌道正常運行時，通過M、N點時的速率分別是v1和v2.當某次飛船通過N點時，地面指揮部發(fā)出指令，點燃飛船上的發(fā)動機，使飛船在短時間內(nèi)加速后進入離地面340km的圓形軌道，開始繞地球做勻速圓周運動，這時飛船的速率為v3.比較飛船在M、N、P三點正常運行時(不包括點火加速階段)的速率大小和加速度大小，下列結(jié)論正確的是(

)A．v1>v3>v2，a1>a3>a2B．v1>v2>v3，a1>a2＝a3C．v1>v2＝v3，a1>a2>a3D．v1>v3>v2，a1