第7章 综合•融通 天体运动中的三类典型问题（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，浙江专用）

综合·融通　天体运动中的三类典型问题 　　　　(融会课—主题串知综合应用) 本课时学习天体运动中的三类典型问题：静止卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较，卫星的变轨与对接问题，双星、多星问题。通过本课时的学习要明确赤道上的物体、静止卫星、近地卫星之间的区别与联系；知道卫星变轨的原因，会分析卫星变轨前后的物理量变化；掌握双星及多星运动的特点，会分析解决相关问题。 目 录 01 02 主题(一)　静止卫星、近地卫星、赤道上的物体 的比较 主题(二)　卫星的变轨与对接问题 01 主题(三)　双星、多星问题 如图所示，a为近地卫星，轨道半径为r1；b为静止卫星，轨道半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为r3。 主题(一)　静止卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较 续表 [典例]　如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近 地圆轨道卫星，C为静止卫星。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ωA、ωB、 ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度分别为aA、aB、aC，则(　 ) A．ωA＝ωC＜ωB　　　　 B．TA＝TC＜TB C．vA＝vC＜vB D．aA＝aC＞aB [答案]　A [针对训练] 答案：AD　 主题(二)　卫星的变轨与对接问题 2．飞船对接问题 (1)低轨道飞船与高轨道航天器对接 如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道航天器与其完成对接。 (2)同一轨道飞船与航天器对接 如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上航天器时恰好具有相同的速度。 [典例]　(2023·广州高一检测)2023年5月30日，长征 二号F遥十六运载火箭将神舟十六号载人飞船精准送入 预定轨道。“神舟十六号”与火箭分离后，将进行多次变轨，与中国空间站进行径向交会对接。如图所示为“神舟十六号”对接前变轨过程的简化示意图，AC是椭圆轨道Ⅱ的长轴，“神舟十六号”从圆轨道Ⅰ先变轨到椭圆轨道Ⅱ，再变轨到圆轨道Ⅲ，与在圆轨道Ⅲ运行的空间站实施对接。下列说法正确的是(　 ) A．“神舟十六号”两次变轨过程中均需要点火减速 B．“神舟十六号”在椭圆轨道Ⅱ上运行的周期小于空间站运行的周期 C．“神舟十六号”在椭圆轨道Ⅱ上经过C点时的速率大于空间站经过C点时的速率 D．“神舟十六号”在椭圆轨道Ⅱ上C点时的加速度大于空间站在C点时的加速度 [答案]　B [解析]　卫星从低轨道变轨到高轨道需要在变轨处点火加速，故“神舟十六号”两次变轨过程中均需要点火加速，A错误； /方法技巧/ 判断卫星变轨时速度、加速度变化情况的思路 (1)判断卫星在不同圆轨道上的运行速度大小时，可根据“越远越慢”的规律判断。 (2)判断卫星在同一椭圆轨道上不同点的速度大小时，可根据开普勒第二定律判断，即离中心天体越远，速度越小。 (2023·海南高考)(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 [针对训练] 答案：ACD　 解析：飞船从较低的轨道1进入较高的轨道2要进行加速做离心运动，A正确； 1．双星模型 (1)如图所示，宇宙中有相距较近、质量相差不大 的两个星球，它们离其他星球都较远，其他星球对它 们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下，它们将 围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运 动，通常，我们把这样的两个星球称为“双星”。 主题(三)　双星、多星问题 (2)特点 ①两星围绕它们之间连线上的某一点做匀速圆周运动，两星的运行周期、角速度相同。 ②两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供。 ③两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r1＋r2＝L，两星轨道半径之比等于两星质量的反比。 [典例]　两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动，两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图所示。已知双星的质量分别为m1和m2，它们之间的距离为L，引力常量为G，求双星的运行轨道半径r1和r2及运行周期T。 [针对训练] 答案：D　 谢 谢 观 看 比较项目 近地卫星 (r1、ω1、v1、a1) 静止卫星 (r2、ω2、v2、a2) 赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、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 r2>r1＝r3 角速度 由G＝mω2r得ω＝，故ω1>ω2 静止卫星的角速度与地球自转角速度相同，故ω2