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1、2011高考物理总复习教案天体运动一考点梳理1考纲要求：万有引力定律的应用、人造地球卫星的运动（限于圆轨道）、动量知识和机械能知识的应用（包括碰撞、反冲、火箭）都是类要求；航天技术的发展和宇宙航行、宇宙速度属类要求。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。2命题趋势：飞船、卫星运行问题与物理知识（如万有引力定律、匀速圆周运动、牛顿运动定律等）及地理知识有十分密切的相关性，以此为背景的高考命题立意高、情景新、综合性强，对考生的理解能力、综合分析能力、信息提炼处理能力及空间想象能力提出了极高的要求，是新高考突出学科内及跨学科间综合创新能力考查的命题热点，亦是考生备考应试的难点. 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。3思路及方法：
2、(1).基本方法：把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供，即： (2).估算天体的质量和密度由G得：即只要测出环绕星体M运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量.由，得： R为中心天体的星体半径特殊:当时，即卫星绕天体M表面运行时，(2003年高考)，由此可以测量天体的密度.(3)行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题表面重力加速度g0,由得：轨道重力加速度g，由得：()卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系(1)由得: 即轨道半径越大，绕行速度越小(2)由得： 即轨道半径越大，绕行角速度越小(3)由得：即轨道半径越大，绕行周期越大.()地球同步卫星所谓
3、地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T24h要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。由: （） 得：=3.6104=5.6表示地球半径二.热身训练1把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周。由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得A火星和地球的质量之比B火星和太阳的质量之比C火星和地球到太阳的距离之比D火星和地球绕太阳运动速度之比2某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，用EKl、EK2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则酽锕极額閉镇桧猪訣锥。(A)r1r2，EK1r2，EK1EK2(C)
4、r1EK2(D)r1r2，EK1EK23.宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电荷量为Q在一次实验时，宇航员将一带负电q（qQ）的粉尘置于离该星球表面h高处，该粉尘恰好处于悬浮状态宇航员又将此粉尘带至距该星球表面2h高处，无初速释放，则此带电粉尘将彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。A仍处于悬浮状态 B背向该星球球心方向飞向太空C向该星球球心方向下落 D沿该星球自转的线速度方向飞向太空bac地球图3-14如图3-1所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是：謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度；Bb、c的向心加速度大小相等，且大于
5、a的向心加速度；Cc加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c；Da卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大。三讲练平台图3-2yxP1P2P4P3【例】如图3-2所示为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动。开始时，探测器以恒定的速率v0向x方向平动，要使探测器改为向正x偏负y60方向以原速率v0平动，则可厦礴恳蹒骈時盡继價骚。A先开动P1适当时间，再开动P4适当时间B先开动P3适当时间，再开动P2适当时间C开动P4适当
6、时间D先开动P3适当时间，再开动P4适当时间【例2】中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。(引力常量：G=6.6710m/kgs)茕桢广鳓鯡选块网羈泪。【例】宇航员在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G。求该星球的质量M。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。【例】侦察卫星在通过地球
7、两极上的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件的情况下全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？设地球半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的周期为T。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。四.当堂巩固1已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。A月球的质量B地球的质量C地球的半径D月球绕地球运行速度的大小2一颗正在绕地球转动的人造卫星，由于受到阻力作用则将会出现：A.速度变小 B.动能增大 C.角速度变小 D.半径变大3一
8、均匀球体以角速度绕自己的对称轴自转，若维持球体不被瓦解的唯一作用力是万有引力，则此球的最小密度是多少？渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。PQ123图3-34已知地球绕太阳公转的轨道半径r=1.491011m, 公转的周期T=3.16107s,求太阳的质量M。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。5发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图3-3所示。则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B卫星在轨道3上的角速度小
9、于在轨道1上的角速度C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度6.根据观察，在土星外层有一个环，为了判断环是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度v 与该层到土星中心的距离r之间的关系。下列判断正确的是：贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。A若v与r成正比，则环为连续物B若v 2与r成正比，则环为小卫星群；C若v与r成反比，则环为连续物D若v 2与r成反比，则环为小卫星群。7.一卫星绕某行星做匀速圆周运动，已知行星表面的重力加速度为g0，行星的质量M与卫星的质量m之比M/m=81，行星的半径R0与卫星的半
10、径R之比R0/R3.6，行星与卫星之间的距离r与行星的半径R0之比r/R060。设卫星表面的重力加速度为g，则在卫星表面有 经过计算得出：卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的1/3600。上述结果是否正确？若正确，列式证明；若有错误，求出正确结果。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。8.两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。PQ地球图3-492005年10月12日9时整，我国自行研制的“神舟六号”载人飞船顺利升空，飞行115小时32分绕地球73圈于17日4时33分在内蒙古主
11、着陆场成功着陆，返回舱完好无损，宇航员费俊龙、聂海胜自主出舱，“神舟六号”载人航天飞行圆满成功。飞船升空后，首先沿椭圆轨道运行，其近地点约为200公里，远地点约为347公里。在绕地球飞行四圈后，地面发出指令，使飞船上的发动机在飞船到达远地点时自动点火，实施变轨，提高了飞船的速度。使得飞船在距地面340公里的圆轨道上飞行。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。（1）求在圆轨道上飞船的飞行速度v和运行周期T（已知g0、R0）。（2）如图3-4所示若已知飞船的质量为M，飞船在Q点时通过发动机向后喷出一定质量气体使飞船速度增加而进入圆轨道，这时的运动速度大小v2，设喷出的气体的速度为u，质量为m，求：飞船在椭圆轨道上
12、经Q点的速度v1及椭圆轨道Q点处的重力加速度。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。（3）飞船在圆轨道上运行时，需要进行多次轨道维持。轨道维持就是通过控制飞船上的发动机的点火时间和推力，使飞船能保持在同一轨道上稳定运行。如果不进行轨道维持，飞船的轨道高度就会逐渐降低，在这种情况下，飞船的动能、重力势能和机械能变化的关系应该是驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。A动能、重力势能和机械能逐渐减小B重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能不变C重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，机械能不变D重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，机械能逐渐减小（4）飞船绕地球飞行73圈后于16日9时57分收到返回信号，5时58分发动机制动点火，假设点火通过喷
13、气使飞船做减速运动，飞船应向什么方向喷气?猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。（5）飞船在竖直向上发射升空阶段、进入轨道绕地球做匀速圆周运动阶段和返回地球竖直向下加速下降阶段，两名航天员分别处于什么状态：锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。A超重、完全失重、失重B超重、完全失重、超重C超重、失重、完全失重D失重、完全失重、超重第3课时天体运动参考答案二.【热身训练】1选CD.由动力学知识列方程，行星的质量会约去，无法求出行星质量，也无法求出太阳的质量。但可以求出行星离太阳的距离之比，进而还可求出动行速度之比。由开普勒第三定律有：:可见能求出火星和地球到太阳的距离之比；又根据圆周运动知识有：，可见能求出火星和地球绕太阳运行
14、的速度之比。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.选B当卫星受到阻力作用后，其总机械能要减小，卫星必定只能降至低轨道上飞行，故r减小。由可知，v要增大，动能也要增大。可见只有B选项正确。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。常见错解：当卫星受到阻力作用时，由于卫星克服阻力做功，故动能减小，速度变小，为了继续环绕地球，由于卫星速度可知，v减小则半径r必增大，可见应该选C。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。选A库仑定律和万有引力定律都是平方反比定律，天体运动和核外电子绕核运转也是很相似的模型，对描述引力场的有关物理量（场强，电势能与重力加速度、重力势能）的类比研究可以很好地考查学生的对知识的迁移能力。该题考查两种力的平衡问题。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。选D因为b、c在同一轨道上运行，故其线速度大小、加速度大小均相等。又b、c轨道半径大于a的轨道半径，由知，Vb=VcVa,故A选项错；由加速度a=GM/r2可知ab=acaa,故B选项错。当c加速时，c受到的万有引力Fmv2/r, 故它将偏离原轨道做向心运动。所以无论如何c也追不上b，b也等不到c，故C选项错。对这一选项，不能用来分析b、c轨道半径的变化情况。对a卫星，当它的轨道半径缓慢减小时，在转动一段较短时间内，可近似认为它的轨道半径未变，视为稳定运行，由知，r减小时V逐渐增大，故项正确。常见错解：；认为c加速可追上b而错选C。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
