《高考物理一轮复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天 能力课时6 天体运动中的“四大难点”课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天 能力课时6 天体运动中的“四大难点”课件（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课时能力课时6天体运动中的天体运动中的“四大难点四大难点”突破一近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题突破一近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题近近地地卫卫星星、同同步步卫卫星星和和赤赤道道上上随随地地球球自自转转的的物物体体的的三三种种匀匀速速圆圆周周运动的参量比较运动的参量比较【例例1】(多多选选)如如图图1所所示示 ，A表表示示地地球球同同步步卫卫星星，B为为运运行行轨轨道道比比A低低的的一一颗颗卫卫星星，C为为地地球球赤赤道道上上某某一一高高山山山山顶顶上上的的一一个个物物体体，两两颗颗卫卫星星及及物物体体C的的质质量量都都相相同同，关关于于它它们们的的线线速速度度、角角速速
2、度度、运运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是() 图图1A.vBvAvC B.ABCC.FAFBFC D.TATCTB答案答案AD【变式训练】【变式训练】1.(2016江西鹰潭模拟江西鹰潭模拟)有有a、b、c、d四颗卫星，四颗卫星，a还未发射，在地还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运动，在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图
3、，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图2所示，则下列关于卫星的说法中正确的是所示，则下列关于卫星的说法中正确的是()图图2答案答案C突破二卫星的变轨问题突破二卫星的变轨问题1.变轨原理及过程变轨原理及过程人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图3所示。所示。图图3(1)为为了了节节省省能能量量 ，在在赤赤道道上上顺顺着着地地球球自自转转方方向向发发射射卫卫星星到到圆圆轨道轨道上。上。(2)在在A点点火加速，由于速度变大，进入椭圆轨道点点火加速，由于速度变大，进入椭圆轨道。(3)在在B点点(远地点远地点)再次点火
4、加速进入圆形轨道再次点火加速进入圆形轨道。【例例2】(多多选选)在在完完成成各各项项既既定定任任务务后后，“神神舟舟九九号号”飞飞船船于于2012年年6月月29日日10时时许许返返回回地地面面，主主着着陆陆场场位位于于内内蒙蒙古古四四子子王王旗旗地地区区。如如图图4所所示示，飞飞船船在在返返回回地地面面时时，要要在在P点点从从圆圆形形轨轨道道进进入入椭椭圆圆轨轨道道，Q为为轨轨道道上上的的一一点点，M为为轨轨道道上上的的另另一一点点，关于关于“神舟九号神舟九号”的运动，下列说法中正确的有的运动，下列说法中正确的有()图图4A.飞船在轨道飞船在轨道上经过上经过P的速度小于经过的速度小于经过Q的速
5、度的速度B.飞船在轨道飞船在轨道上经过上经过P的速度小于在轨道的速度小于在轨道上经过上经过M的速度的速度C.飞船在轨道飞船在轨道上运动的周期大于在轨道上运动的周期大于在轨道上运动的周期上运动的周期D.飞船在轨道飞船在轨道上经过上经过P的加速度小于在轨道的加速度小于在轨道上经过上经过M的加速度的加速度解解析析飞飞船船在在轨轨道道上上由由Q点点向向P点点运运行行时时需需要要克克服服万万有有引引力力做做功功，所所以以经经过过P点点时时的的动动能能小小于于经经过过Q点点时时的的动动能能，可可知知选选项项A正正确确；飞飞船船在在轨轨道道上上做做匀匀速速圆圆周周运运动动，故故飞飞船船经经过过P、M两两点点
6、时时的的速速率率相相等等，由由于于飞飞船船在在P点点进进入入轨轨道道时时相相对对于于轨轨道道做做向向心心运运动动，可可知知飞飞船船在在轨轨道道上上P点点速速度度小小于于轨轨道道上上P点点速速度度，故故选选项项B正正确确；根根据据开开普普勒勒第第三三定定律律可可知知，飞飞船船在在轨轨道道上上运运动动的的周周期期小小于于在在轨轨道道上上运运动动的的周周期期，选选项项C错错误误；根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知，飞飞船船在在轨轨道道上上经经过过P的的加加速速度度与与在在轨轨道道上上经经过过M的的加加速速度度大大小小相相等等，选项选项D错误。错误。答案答案AB反思总结反思总结1.变轨的两种情况
7、变轨的两种情况2.相关物理量的比较相关物理量的比较(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v不不相相等等，图图中中vvB，vAv。(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到近近地地点点万万有有引引力力对对卫卫星星做做正正功功，动动能能增增大大(引引力力势势能能减小减小)，图中，图中vAvB，EkAEkB，EpAEpB。(3)两两个个不不同同圆圆轨轨道道上上的的线线速速度度v不不相相等等，轨轨道道半半径径越越大大，v越越小，图中小，图中vv。3.卫星的对接卫星的对接航天飞机与宇宙空间站的航天飞机与
8、宇宙空间站的“对接对接”实际上就是两个做匀速圆实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。【变式训练】【变式训练】2.(多选多选) “神舟十号神舟十号”飞船于北京时间飞船于北京时间2013年年6月月11日日17时时38分在分在甘肃省酒泉卫星发射中心发射升空，并于北京时间甘肃省酒泉卫星发射中心发射升空，并于北京时间6月月13日日13时时18分，实施了与分，实施了与“天宫一号天宫一号”的自动交会对接。这是的自动交会对接。这是“天宫一天宫一号号”自自2011年年9月发射入轨以来，第月发射入轨以来，第5次与神舟飞船成功实
9、现交次与神舟飞船成功实现交会对接。交会对接前会对接。交会对接前“神舟十号神舟十号”飞船先在较低的圆轨道飞船先在较低的圆轨道1上运上运动，在适当位置经变轨与在圆轨道动，在适当位置经变轨与在圆轨道2上运动的上运动的“天宫一号天宫一号”对接。对接。如图如图5所示，所示，M、Q两点在轨道两点在轨道1上，上，P点在轨道点在轨道2上，三点连线过上，三点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速。下列地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速。下列关于关于“神舟十号神舟十号”变轨过程的描述，正确的是变轨过程的描述，正确的是()图图5A.“神舟十号神舟十号”必须在必须在Q点加速，才能在点加速
10、，才能在P点与点与“天宫一号天宫一号”相遇相遇B.“神舟十号神舟十号”在在M点经一次加速，即可变轨到轨道点经一次加速，即可变轨到轨道2C.“神舟十号神舟十号”在在M点变轨后的速度大于变轨前的速度点变轨后的速度大于变轨前的速度D.“神舟十号神舟十号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行周期变轨后的运行周期总大于变轨前的运行周期答案答案CD突破三天体运动中的能量问题突破三天体运动中的能量问题1.卫星变轨问题的分析，一般包括运动状态与能量的变化，即线卫星变轨问题的分析，一般包括运动状态与能量的变化，即线速度、角速度、周期以及动能、势能与机械能的变化，通常可速度、角速度、周期以及动能、势能与机械能的变化
11、，通常可以利用万有引力做功，确定动能和势能的变化。若只有万有引以利用万有引力做功，确定动能和势能的变化。若只有万有引力做功，则机械能守恒。力做功，则机械能守恒。答案答案BD图图6答案答案D突破四卫星的追及相遇问题突破四卫星的追及相遇问题某星体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分，但它们都处某星体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分，但它们都处在同一条直线上。由于它们的轨道不是重合的，因此在最近和在同一条直线上。由于它们的轨道不是重合的，因此在最近和最远的相遇问题上不能通过位移或弧长相等来处理，而是通过最远的相遇问题上不能通过位移或弧长相等来处理，而是通过卫星运动的圆心角来衡量，若它们初始位置在
12、同一直线上，实卫星运动的圆心角来衡量，若它们初始位置在同一直线上，实际上内轨道所转过的圆心角与外轨道所转过的圆心角之差为际上内轨道所转过的圆心角与外轨道所转过的圆心角之差为的的整数倍时就是出现最近或最远的时刻。整数倍时就是出现最近或最远的时刻。【例例4】(多多选选)(2014新新课课标标全全国国卷卷，19)太太阳阳系系各各行行星星几几乎乎在在同同一一平平面面内内沿沿同同一一方方向向绕绕太太阳阳做做圆圆周周运运动动。当当地地球球恰恰好好运运行行到到某某地地外外行行星星和和太太阳阳之之间间，且且三三者者几几乎乎排排成成一一条条直直线线的的现现象象，天天文文学学称称为为“行行星星冲冲日日”。据据报报
13、道道，2014年年各各行行星星冲冲日日时时间间分分别别是是：1月月6日日木木星星冲冲日日；4月月9日日火火星星冲冲日日；5月月11日日土土星星冲冲日日；8月月29日日海海王王星星冲冲日日；10月月8日日天天王王星星冲冲日日。已已知知地地球球及及各各地地外外行行星星绕绕太太阳阳运运动的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是动的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是()地球地球火火星星木木星星土土星星天王天王星星海王海王星星轨轨道道半径半径(AU)1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都会出现冲日现象各地外行星每年都会出现冲日现象 B.在在2015年内一定会出现木星冲日年内一定会出现木
14、星冲日C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D.地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短答案答案BD【变式训练】【变式训练】4.设设地地球球的的自自转转角角速速度度为为0，地地球球半半径径为为R，地地球球表表面面重重力力加加速速度度为为g，某某人人造造卫卫星星在在赤赤道道上上空空做做匀匀速速圆圆周周运运动动，轨轨道道半半径径为为r，且且r5R，飞飞行行方方向向与与地地球球的的自自转转方方向向相相同同，在在某某时时刻刻，该该人人造造卫卫星星通通过过赤赤道道上上某某建建筑筑物物的的正正上上方方，则则到到它
15、它下下一一次次通通过过该该建建筑筑物正上方所需要的时间为物正上方所需要的时间为()答案答案D图图7答案答案C2.(多多选选)目目前前，在在地地球球周周围围有有许许多多人人造造地地球球卫卫星星绕绕着着它它运运转转，其其中中一一些些卫卫星星的的轨轨道道可可近近似似为为圆圆，且且轨轨道道半半径径逐逐渐渐变变小小。若若卫卫星星在在轨轨道道半半径径逐逐渐渐变变小小的的过过程程中中，只只受受到到地地球球引引力力和和稀稀薄薄气气体体阻阻力力的作用，则下列判断正确的是的作用，则下列判断正确的是()A.卫星的动能逐渐减小卫星的动能逐渐减小B.由于地球引力做正功，引力势能一定减小由于地球引力做正功，引力势能一定减
16、小C.由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小答案答案BD3.某某卫卫星星在在半半径径为为r的的轨轨道道1上上做做圆圆周周运运动动，动动能能为为Ek，变变轨轨到到轨轨道道2上上后后，动动能能比比在在轨轨道道1上上减减小小了了E，在在轨轨道道2上上也也做做圆圆周周运运动动，则轨道则轨道2的半径为的半径为()答案答案A4.(多多选选)如如图图8所所示示，在在发发射射地地球球同同步步卫卫星星的的过过程程中中，卫卫星星首首先先进进入入椭椭圆圆轨轨道道，然然后后
17、在在Q点点通通过过改改变变卫卫星星速速度度，让让卫卫星星进进入入地地球球同步轨道同步轨道，则，则()图图8A.该卫星在该卫星在P点的速度大于点的速度大于7.9 km/s，小于，小于11.2 km/sB.卫星在同步轨道卫星在同步轨道上的运行速度大于上的运行速度大于7.9 km/sC.在轨道在轨道上，卫星在上，卫星在P点的速度大于在点的速度大于在Q点的速度点的速度D.卫星在卫星在Q点通过加速实现由轨道点通过加速实现由轨道进入轨道进入轨道解解析析卫卫星星在在P点点做做圆圆周周运运动动的的速速度度为为7.9 km/s，卫卫星星在在P点点的的速速度度大大于于7.9 km/s会会做做离离心心运运动动，运运
18、动动轨轨迹迹为为椭椭圆圆，但但必必须须小小于于11.2 km/s，否否则则就就会会脱脱离离地地球球束束缚缚，故故A正正确确；环环绕绕地地球球做做圆圆周周运运动动的的人人造造卫卫星星，最最大大的的运运行行速速度度是是7.9 km/s，故故B错错误误；P点点比比Q点点离离地地球球近近些些，故故在在轨轨道道上上，卫卫星星在在P点点的的速速度度大大于于在在Q点点的的速速度度，C正正确确；卫卫星星在在Q点点通通过过加加速速实实现现由由轨轨道道进进入入轨道轨道，故，故D正确。正确。答案答案ACD5.设设金金星星和和地地球球绕绕太太阳阳中中心心的的运运动动是是公公转转方方向向相相同同且且轨轨道道共共面面的的
19、匀匀速速圆圆周周运运动动，金金星星在在地地球球轨轨道道的的内内侧侧(称称为为地地内内行行星星)。在在某某些些特特殊殊时时刻刻，地地球球、金金星星和和太太阳阳会会出出现现在在一一条条直直线线上上，这这时时候候从从地地球球上上观观测测，金金星星像像镶镶嵌嵌在在太太阳阳脸脸上上的的小小黑黑痣痣缓缓慢慢走走过过太太阳阳表表面面。天天文文学学称称这这种种现现象象为为“金金星星凌凌日日”。如如图图9所所示示，2012年年6月月6日日天天空空上上演演的的“金金星星凌凌日日”吸吸引引了了全全世世界界数数百百万万天天文文爱爱好好者者。假假设设地地球球公公转转轨轨道道半半径径为为R，“金金星星凌凌日日”每每隔隔t0年年出出现现一一次次，则金星的公转轨道半径为则金星的公转轨道半径为()图图9答案答案B
