2024版新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行综合提升课件新人教版必修第二册

第七章

综合提升知识网络构建核心素养提升情境1天体运动中易混概念的比较——物理观念(运动与相互作用观念)1．两个半径——天体半径和卫星轨道半径(1)天体半径：在中学物理中通常把天体看成一个球体，天体半径就是球的半径，反映了天体的大小．(2)卫星的轨道半径：天体的卫星绕天体做圆周运动的轨迹圆的半径．(3)关系：一般情况下，天体卫星的轨道半径总大于该天体的半径，当卫星贴近天体表面运动时，可近似认为轨道半径等于天体半径．2．三种速度——运行速度、发射速度和宇宙速度三种速度的比较，见表．比较项目概念大小影响因素运行速度卫星绕中心天体做匀速圆周运动的速度轨道半径r越大，v越小发射速度在地面上发射卫星的速度大于或等于7.9km/s卫星的发射高度越高，发射速度越大宇宙速度实现某种效果所需的最小卫星发射速度7.9km/s(第一宇宙速度)11.2km/s(第二宇宙速度)16.7km/s(第三宇宙速度)不同卫星的发射要求

例1[2023·海南卷](多选)如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前、后的轨道，下列说法正确的是(

)A．飞船从1轨道变到2轨道要点火加速B．飞船在1轨道的周期大于2轨道的C．飞船在1轨道的速度大于2轨道的D．飞船在1轨道的加速度大于2轨道的答案：ACD解析：卫星从低轨道向高轨道变轨时，需要点火加速，A正确；由“高轨低速大周期”的卫星运动规律可知，飞船在1轨道上的线速度、角速度、向心加速度均大于在2轨道上的，周期小于在2轨道上的，B错误，C、D正确．例

2(多选)如图所示，发射地球同步卫星时，首先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经Q点加速，使其沿椭圆轨道2运行，最后在P点再次点火加速，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，以下说法正确的是(

)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点时的加速度答案：BD解析：轨道3的半径比轨道1的半径大，卫星在轨道1上的线速度、角速度更大些，A错误，B正确；卫星在同一点所受万有引力相同，则加速度一定相同，与属于哪个轨道无关，C错误，D正确．情境2本章的物理模型——模型建构1．研究对象——质点模型天体有自然天体(如地球、月亮)和人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)两种，无论是哪种天体，不管它的体积有多大，在分析天体问题时，都应把研究对象看成质点．人造天体直接看成一个质点，自然天体看成是一个位于球心位置的质点．2．运动模型——匀速圆周运动模型行星与卫星的绕行轨道大都是椭圆，但一般用圆周运动知识处理近似圆的椭圆轨道问题，因此天体的运动可抽象为质点之间相互绕转的匀速圆周运动．(如果题中表达出需按照椭圆轨道处理时，用开普勒行星运动定律解答问题．)3．常见的匀速圆周运动的三种绕行模型(1)核星模型：这种天体运动模型中，一般由运行天体绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动，这是最常见的运动模型．(2)双星模型：在天体模型中，将两颗彼此距离较近的恒星称为双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕两恒星连线上某点做周期相同的匀速圆周运动．(3)三星模型：宇宙中存在一些离其他恒星较远的三颗星组成的相对稳定的系统，三颗星可能构成稳定的正三角形，也可能在同一直线上．

答案：D

例4(多选)一颗在赤道平面内自西向东绕地球做圆周运动的近地卫星P，在某时刻处于地面上一标志性建筑物Q的正上方，P做圆周运动的半径可近似看作地球半径，考虑地球自转，则下列说法正确的是(

)A．P始终位于Q的正上方B．经过5分钟后，P处于Q的东侧C．经过5分钟后，P处于Q的西侧D．P的角速度大小大于地球自转角速度的大小答案：BD解析：地球的自转方向为自西向东，近地卫星P也自西向东运动，P和Q初始位置如图所示

情境3人造卫星的追及与相遇——科学思维两颗卫星在同一轨道平面内同向绕地球做匀速圆周运动，a卫星的角速度为ωa，b卫星的角速度为ωb.某时刻两卫星恰好同时通过地面上某点的正上方，如图甲所示，此时两卫星相距最近．当它们转过的角度差Δθ＝π，即满足ωat－ωbt＝π时，两卫星第一次相距最远，如图乙所示．当它们转过的角度差Δθ′＝2π，即满足ωat′－ωbt′＝2π时，两卫星再次相距最近，由此可知：(1)两卫星相距最远的条件：ωat－ωbt＝(2n＋1)π(n＝0，1，2，3，…)(2)两卫星相距最近的条件：ωat′－ωbt′＝2nπ(n＝1，2，3，…)注意：由于两卫星的轨道不重合，在分析相距最近或最远时，不可用轨迹的长度分析，而是用转过的角度分析．

答案：BD

例6[2023·广东汕头高一联考](多选)如图所示，两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点．