高三物理一轮复习 天体运动中的四大难点教案

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺天体运动中的“四大难点”课 题天体运动中的“四大难点”计划课时 2 节教学目标1、掌握近地卫星、赤道上的物体及同步卫星的运行特点。2、理解卫星变轨的实质。3、掌握天体运动中的能量问题。4、掌握卫星的追击及相遇问题。教学重点卫星的运动特点。教学难点 卫星变轨的实质及能量转换问题。教学方法讲授法、讨论法教 学 内 容 及 教 学 过 程一、 引入课题太空中卫星发生故障时，如何进行对接维修呢？二、 主要教学过程突破一近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的参量比较近地卫星(r1、1、v1、a1)同步卫星(r2、2、v2、a2)赤道上随地球自转的物体(r3、3、v3、a3)向心力万有引力万有引力万有引力的一个分力轨道半径r2r3r1角速度由m2r得，故12同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，故23123线速度由得v，故v1v2由vr得v2v3v1v2v3向心加速度由ma得a，故a1a2由a2r得a2a3a1a2a3突破二卫星的变轨问题1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3所示。 (1)为了节省能量 ，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道上。(2)在A点点火加速，由于速度变大，进入椭圆轨道。(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道。2卫星变轨的实质(1)当卫星的速度突然增加时，Gm，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由v可知其运行速率比原轨道时增大。卫星的发射和回收就是利用这一原理。突破三天体运动中的能量问题卫星的机械能动能GmEkEkmv2势能与总能量同一卫星在同一圆形轨道上运动，其机械能不变(守恒)相同质量的卫星，在r越大的轨道上，动能越小，势能越大，总能量越大三、 典型例题分析 【例1】(多选)如图1所示 ，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、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()图1AvBvAvC BABCCFAFBFC DTATCTB解析A为地球同步卫星，故AC，根据vr可知，vAvC，再根据Gm得到v，可见vBvA，所以三者的线速度关系为vBvAvC，故选项A正确；由可知TATC，再由Gm()2r可知TATB，因此它们的周期关系为TATCTB，它们的角速度关系为BAC，所以选项D正确，B错误；由FG可知FAFBFC，所以选项C错误。答案AD【例2】(多选)在完成各项既定任务后，“神舟九号”飞船于2012年6月29日10时许返回地面，主着陆场位于内蒙古四子王旗地区。如图4所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道进入椭圆轨道，Q为轨道上的一点，M为轨道上的另一点，关于“神舟九号”的运动，下列说法中正确的有()图4A飞船在轨道上经过P的速度小于经过Q的速度B飞船在轨道上经过P的速度小于在轨道上经过M的速度C飞船在轨道上运动的周期大于在轨道上运动的周期D飞船在轨道上经过P的加速度小于在轨道上经过M的加速度解析飞船在轨道上由Q点向P点运行时需要克服万有引力做功，所以经过P点时的动能小于经过Q点时的动能，可知选项A正确；飞船在轨道上做匀速圆周运动，故飞船经过P、M两点时的速率相等，由于飞船在P点进入轨道时相对于轨道做向心运动，可知飞船在轨道上P点速度小于轨道上P点速度，故选项B正确；根据开普勒第三定律可知，飞船在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期，选项C错误；根据牛顿第二定律可知，飞船在轨道上经过P的加速度与在轨道上经过M的加速度大小相等，选项D错误。答案AB【例3】(多选)(2015广东理综，20)在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球，已知地球、火星两星球的质量比约为101，半径比约为21，下列说法正确的有()A探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大B探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等D探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大解析由牛顿第二定律得Gm，解得v，所以v，所以探测器脱离星球的发射速度与探测器的质量无关，A错误；因为地球与火星的不同，所以探测器脱离两星球所需的发射速度不相等，C错误；探测器在地球表面受到的引力F1，在火星表面受到的引力为F2，B正确；探测器脱离星球的过程中，引力做负功，引力势能逐渐增大，D正确。答案BD【例4】(多选)(2014新课标全国卷，19)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是()地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)1.01.55.29.51930A.各地外行星每年都会出现冲日现象 B在2015年内一定会出现木星冲日C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解析设地球的运转周期为T0、角速度为0、轨道半径为r0，则其他行星的轨道半径为rkr0根据万有引力定律及牛顿第二定律得：mr0m2r联立得：0。各行星要再次冲日需满足：0tt2，即tT0，其中k1.5、5.2、9.5、19、30。根据上式结合k值并由数学知识可知：行星冲日的时间间隔一定大于1年，并且k值越大时间间隔越短，所以选项B、D正确，A、C错误。答案BD四、课堂练习创新设计第71、72页 变式训练1、2、3、4五、课堂小结卫星的机械能动能GmEkEkmv2势能与总能量同一卫星在同一圆形轨道上运动，其机械能不变(守恒)相同质量的卫星，在r越大的轨道上，动能越小，势能越大，总能量越大六、作业4级优化满分练第五章 能力课时6板书设计天体运动中的四大“难点”一、 近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的参量比较二、 卫星的变轨问题1、变轨原理及过程。2、卫星变轨的实质。三