第七章万有引力与宇宙航行——天体运动 学习任务单-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

圆周运动---天体运动 学习任务单 2023.02.19 【学习目标】 1．通过建构运动和力的知法型体系，理解天体运动在圆周运动中的地位和作用。并建构万有引力与宇宙航行的知识应用体系，找到万有引力定律与牛顿第二定律、向心力间的联系，区分万有引力和重力。 2．在真实的问题情境中，能建构椭圆运动、匀速圆周运动、向心运动、离心运动等模型，并能选择合适的规律表达模型，进行模型推理、论证和求解。 3．在问题解决过程中，发现文字、图形、图像间的联系，挖掘物理过程和不同物体间的关联，能规范的表达思维过程，创新性的解决问题。 【整体感知】 【自主学习】 1.（2021山东-5）从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越。已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为（　　） A. 9∶1 B. 9∶2 C. 36∶1 D. 72∶1 2．（2018全国Ⅰ卷-16）2018年2月，我国500 m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（ ） A． B． C． D． 3.（2022福建-4）2021年美国“星链”卫星曾近距离接近我国运行在距地近圆轨道上的天宫空间站。为避免发生危险，天宫空间站实施了发动机点火变轨的紧急避碰措施。已知质量为m的物体从距地心r处运动到无穷远处克服地球引力所做的功为，式中M为地球质量，G为引力常量；现将空间站的质量记为，变轨前后稳定运行的轨道半径分别记为、，如图所示。空间站紧急避碰过程发动机做的功至少为（　　） A. B. C. D. 4．（2022湖北-2）2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是（ ） A. 组合体中的货物处于超重状态 B. 组合体的速度大小略大于第一宇宙速度 C. 组合体的角速度大小比地球同步卫星的大 D. 组合体的加速度大小比地球同步卫星的小 5．（2022海南-10）（多选）火星与地球的质量比为a，半径比为b，则它们的表面的重力加速度比和第一宇宙速度比分别是（ ） A． B． C． D． 6.（2022浙江6月-6）神舟十三号飞船采用“快速返回技术”，近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（　　） A. 天和核心舱所处圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大 B. 返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力 C. 质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行 D. 返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒 【合作探究】 【例1】（2022·全国乙卷-14）2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（　　） A. 所受地球引力的大小近似为零 B. 所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零 C. 所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等 D. 在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小 【思维建构】 【变式应用】 1. （2017江苏-6）（多选）“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空，与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约380 km的圆轨道上飞行，则其（ ） A．角速度小于地球自转角速度 B．线速度小于第一宇宙速度 C．周期小于地球自转周期 D．向心加速度小于地面的重力加速度 2.（2015重庆-2）宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为，距地面高度为，地球质量为，半径为，引力常量为，则飞船所在处的重力加速度大小为 A.0 B. C. D. 3.（2000上海-15）右图为一名宇航员“漂浮”在地球外层空间的照片，根据照片展现的情景提出两个与物理知识有关的问题（所提的问题可以涉及力学、电磁学、热学、光学、原子物理学等各个部分，只需提出问题，不必作出