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1、第七章万有引力与宇宙航行素养提升课素养提升课(四四)天体运动三类典天体运动三类典型问题型问题学习学习任务1知道同步卫星、近地卫星、赤道上物体的运动特点，知道同步卫星、近地卫星、赤道上物体的运动特点，并会对描述它们运动的物理量进行比较。并会对描述它们运动的物理量进行比较。2理解人造卫星的发射理解人造卫星的发射过程，知道变轨问题过程，知道变轨问题的分析方法。的分析方法。3理解双星问题的特点，并会解决相关问题。理解双星问题的特点，并会解决相关问题。关键能力情境探究达成01跟进训练跟进训练1如图所示，如图所示，A为地面上的待发射卫星，为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，为近地圆轨道卫星，C为为地
2、球同步卫星。三颗卫星质量相同，线速度大小分别为地球同步卫星。三颗卫星质量相同，线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为，角速度大小分别为A、B、C，周期分别为，周期分别为TA、TB、TC，向心，向心加速度分别为加速度分别为aA、aB、aC，则，则()AACBBTATCTBCvAvCaB2飞船对接问题飞船对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接。低轨道飞船与高轨道空间站对接。如如图图甲甲所所示示，低低轨轨道道飞飞船船通通过过合合理理地地加加速速，沿沿椭椭圆圆轨轨道道(做离心运动做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接。追上高轨道空间站与其完成对接。(2)同一轨道飞船与空间站对接。同一
3、轨道飞船与空间站对接。如如图图乙乙所所示示，后后面面的的飞飞船船先先减减速速降降低低高高度度，再再适适时时加加速速提提升升高高度度，通通过过适适当当控控制制，使使飞飞船船追追上上空空间间站站时时恰恰好具有相同的速度。好具有相同的速度。【典典例例2】(多多选选)如如图图所所示示，发发射射同同步步卫卫星星的的一一般般程程序序是是：先先让让卫卫星星进进入入一一个个近近地地的的圆圆轨轨道道，然然后后在在P点点变变轨轨，进进入入椭椭圆圆形形转转移移轨轨道道(该该椭椭圆圆轨轨道道的的近近地地点点为为近近地地圆圆轨轨道道上上的的P点点，远远地地点点为为同同步步圆圆轨轨道道上上的的Q点点)，到到达达远远地地点
4、点Q时时再再次次变变轨轨，进进入入同同步步轨轨道道。设设卫卫星星在在近近地地圆圆轨轨道道上上运运行行的的速速率率为为v1，在在椭椭圆圆形形转转移移轨轨道道的的近近地地点点P点点的的速速率率为为v2，沿沿转转移移轨轨道道刚刚到到达达远远地地点点Q时时的的速速率率为为v3，在在同同步步轨轨道道上上的的速速率为率为v4，三个轨道上运动的周期分别，三个轨道上运动的周期分别为为T1、T2、T3，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()A在在P点变轨时需要加速，点变轨时需要加速，Q点变轨时要减速点变轨时要减速B在在P点变轨时需要减速，点变轨时需要减速，Q点变轨时要加速点变轨时要加速CT1T2v1v4v3
5、规律总结规律总结变轨问题相关物理量的比较变轨问题相关物理量的比较(1)两两个个不不同同轨轨道道的的“切切点点”处处线线速速度度大大小小不不相相等等，图图中中为为近近地地圆圆轨轨道道，为为椭椭圆圆轨轨道道，A为为近近地地点点、B为远地点为远地点，为远地圆轨道为远地圆轨道。(2)同同一一个个椭椭圆圆轨轨道道上上近近地地点点和和远远地地点点线线速速度度大大小小不不相相等等，从从远远地地点点到近地点线速度逐渐增大。到近地点线速度逐渐增大。跟进训练跟进训练3如如图图所所示示，某某次次发发射射同同步步卫卫星星的的过过程程如如下下：先先将将卫卫星星发发射射至至近近地地圆圆轨轨道道1，然然后后再再次次点点火火
6、进进入入椭椭圆圆形形的的过过渡渡轨轨道道2，最最后后将将卫卫星星送送入入同同步步轨轨道道3。轨轨道道1、2相相切切于于Q点点，轨轨道道2、3相相切切于于P点点，则则当当卫卫星星分分别别在在轨轨道道1、2、3上上正正常常运运行行时时，以下说法正确的是以下说法正确的是()A卫星在轨道卫星在轨道3上的速率大于在轨道上的速率大于在轨道1上的速率上的速率B卫星在轨道卫星在轨道2上经过上经过P点时的速度大于它在轨道点时的速度大于它在轨道2上上经过经过Q点的速度点的速度C卫星在轨道卫星在轨道1上经过上经过Q点时的加速度大于它在轨道点时的加速度大于它在轨道2上经过上经过Q点时的加速度点时的加速度D卫星在轨道卫
7、星在轨道2上经过上经过Q点时的速度大于它在轨道点时的速度大于它在轨道1上经过上经过Q点时的速度点时的速度4(2022福福建建南南平平高高一一期期末末)如如图图所所示示，a、b、c是是在在地地球球大大气气层层外外圆形轨道上运行的圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是颗人造卫星，下列说法正确的是()Ab、c的线速度大小相等，且大于的线速度大小相等，且大于a的线速度的线速度Ba卫星由于某种原因，轨道半径缓慢减小卫星由于某种原因，轨道半径缓慢减小，其其线速度将变大线速度将变大Cc加速可以追上同一轨道上的加速可以追上同一轨道上的b，b减速减速可以可以等候等候同一轨道上的同一轨道上的cDb、c向心
8、加速度相等，且大于向心加速度相等，且大于a的向心加速度的向心加速度(2)两两颗颗星星体体的的运运动动周周期期及及角角速速度度都都相相同同，即即T1T2，12。(3)两两颗颗星星体体的的轨轨道道半半径径与与它它们们之之间间距距离离的的关关系系为为：r1r2L。2多星系统多星系统在宇宙中存在在宇宙中存在“三星三星”“”“四星四星”等多星系统，在多星系统中：等多星系统，在多星系统中：(1)各个星体做圆周运动的周期、角速度相同。各个星体做圆周运动的周期、角速度相同。(2)某某一一星星体体做做圆圆周周运运动动的的向向心心力力是是由由其其他他星星体体对对它它的的万万有有引引力力的的合合力提供的。力提供的。
9、【典典例例3】(多多选选)有有科科学学家家认认为为，木木星星并并非非围围绕绕太太阳阳运运转转，而而是是围围绕绕着着木木星星和和太太阳阳之之间间的的某某个个公公转转点点进进行行公公转转，因因此此可可以以认认为为木木星星并并非非太太阳阳的的行行星星，它它们们更更像像是是太太阳阳系系中中的的“双双星星系系统统”。假假设设太太阳阳的的质质量量为为m1，木木星星的的质质量量为为m2，它它们们中中心心之之间间的的距距离离为为L，引引力力常常量量为为G，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()规律方法规律方法求解双星问题的思路求解双星问题的思路(1)两个星球之间的万有引力为它们做匀速圆周运动提供向心力。两个星球之间的万有引力为它们做匀速圆周运动提供向心力。(2)两个星球的角速度和周期都相同。两个星球的角速度和周期都相同。(3)两个星球做匀速圆周运动时圆心为同一点。两个星球做匀速圆周运动时圆心为同一点。(4)两个星球的轨道半径之和等于它们中心之间的距离。两个星球的轨道半径之和等于它们中心之间的距离。
