第7章 微专题4 天体运动的三类典型问题（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（人教版2019）

微专题4　天体运动的三类典型问题 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 人造卫星的发射、变轨问题 1．卫星发射及变轨过程概述 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Ⅰ上。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 (2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 (3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 2．三个运行物理量的大小比较 (1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道Ⅱ上过A点和B点速率分别为vA、vB。在A点加速，则vA＞v1，在B点加速，则v3＞vB，又因v1＞v3，故有vA＞v1＞v3＞vB。 (2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 　我国正在进行的探月工程是高新技术领 域的一次重大科技活动，在探月工程中飞行器成 功变轨至关重要。如图所示，假设月球半径为R， 月球表面的重力加速度为g0，飞行器在距月球表 面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A 点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B 再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，则(　　) 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 [答案]　D 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 　1.(多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则(　　) A．该卫星的发射速度必定大于11.2 km/s B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s C．在椭圆轨道上，卫星在P点的速度大于在Q点 的速度 D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ CD 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 解析：11.2 km/s是卫星脱离地球引力束缚的发射速度，而同步卫星仍然绕地球运动，故选项A错误；7.9 km/s(第一宇宙速度)是近地卫星的环绕速度，也是卫星做圆周运动最大的环绕速度，同步卫星运动的线速度一定小于第一宇宙速度，故选项B错误；椭圆轨道Ⅰ上，P是近地点，故卫星在P点的速度大于在Q点的速度，卫星在轨道Ⅰ上的Q点做向心运动，只有加速后才能沿轨道Ⅱ运动，故选项C、D正确。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 2．(多选)如图所示，发射同步卫星的一般程序是： 先让卫星进入一个近地的圆轨道，然后在P点变轨， 进入椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地 圆轨道上的P点，远地点为同步圆轨道上的Q点)， 到达远地点Q时再次变轨，进入同步轨道。设卫 星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转 移轨道的近地点P的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在同步轨道上的速率为v4，三个轨道上运动的周期分别为T1、T2、T3, 则下列说法正确的是(　　) 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 A．在P点变轨时需要加速，在Q点变轨时要减速 B．在P点变轨时需要减速，在Q点变轨时要加速 C．T1＜T2＜T3 D．v2＞v1＞v4＞v3 答案：CD 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 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。 若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方，相距最近，如图甲所示。 当它们转过的角度之差Δθ＝π，即满足ωaΔt－ωbΔt＝π时，两卫星第一次相距最远，如图乙所示。 卫星的追及与相遇问题 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 当它们转过的角度之差Δθ＝2π，即满足ωaΔt－ωbΔt＝2π时，两卫星第二次相距最近，经过一定的时间，两卫星又会相距最远和最近。   两卫星相距最远的条件：ωaΔt－ωbΔt＝(2n＋1)π(n＝0,1,2…)。 两卫星相距最近的条件：ωaΔt－ωbΔt＝2nπ(n＝0,1，2…)。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 B 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 B 返回导航