第5章 3 培优课8 卫星变轨问题 双星模型(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

该高中物理高考复习课件聚焦“万有引力与宇宙航行”核心考点，覆盖卫星变轨与对接、双星及多星模型两大高考高频题型，依据高考评价体系梳理物理观念，明确变轨物理量比较、天体模型应用等常考方向，体现备考针对性。 课件亮点在于真题级模拟训练与科学思维培养，通过卫星变轨速度比较、双星周期公式推导等典例解析，强化模型建构与科学推理能力，助力学生掌握解题技巧，教师可据此高效开展专题复习，提升备考实效。

培优课8 卫星变轨问题　双星模型 第五章　万有引力与宇宙航行 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 题型1　卫星的变轨和对接问题 题型2　双星和多星模型 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 卫星的变轨和对接问题 题型1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 4 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。 (2)在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律=k可知T1<T2<T3。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　(2025·广州模拟)航天飞机在A点从圆 形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点， 如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确 的是( ) A.在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过B的速度 B.在轨道Ⅱ上经过A的动能等于在轨道Ⅰ上经过A的动能 C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据开普勒第二定律可知，远地点速度小于近地点速度，所以在轨道Ⅱ上，航天飞机从远地点A运动到近地点B，速度增大，A项错误；在轨道Ⅱ的A点加速后可以变轨到轨道Ⅰ上，故在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能，B项错误；由题图可知，轨道Ⅱ的半长轴比轨道Ⅰ的半径小，根据开普勒第三定律可知，在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期，C项正确；由牛顿第二定律得G=ma，解得a=G，无论在轨道Ⅱ上经过A点，还是在轨道Ⅰ上经过A点，距离地心距离都一样，故加速度相等，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　(2025·广州模拟)2024年10月30日， 搭载神舟十九号载人飞船的火箭成功发射升空， 载人飞船进入预定轨道后，与天宫空间站完成自 主快速交会对接，6名中国航天员在太空顺利会 师。如图是飞船发射至对接的原理图，下列说法正确的是( ) A.火箭发射加速升空过程，载人飞船处于失重状态 B.飞船先进入轨道2，再加速即可完成对接 C.飞船从地面发射进入轨道1的速度应超过11.2 km/s D.飞船在轨道2的运行周期大于在轨道1的运行周期 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 火箭发射加速升空过程，加速度向上，载人飞船处于超重状态，A项错误；飞船先进入轨道2，再加速，万有引力不足以提供向心力，飞船将做离心运动，无法实现对接，B项错误；飞船从地面发射进入轨道1的速度应大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，C项错误；根据开普勒第三定律知，轨道半径越大，周期越大，飞船在轨道2的运行周期大于在轨道1的运行周期，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 双星和多星模型 题型2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 12 1.双星模型。 (1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统，如图所示。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)特点。 ①各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，即=m1r1，=m2r2。 ②两颗星的周期及角速度都相同，即T1=T2，ω1=ω2。 ③两颗星的半径与它们之间的距离关系为r1+r2=L。 ④两颗星到圆心的距离r1、r2与星体质量成反比，即=。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 ⑤双星的运动周期T=2π。 ⑥双星的总质量m1+m2=。 2.多星模型。 (1)定义：所研究星体所受万有引力的合力提供做圆周运动的向心力，除中央星体外，各星体的角速度或周期相同。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)三星模型。 ①三颗星体位于同一直线上，两颗质量相等的环绕星围绕中央星在 同一半径为R的圆形轨道上运行(如图甲所示)。 ②三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示)。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)四星模型。 一种是四颗质量相等的星体位于正方形的四个顶点上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动(如图丙所示)。 另一种是三颗质量相等的星体位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于中心O，外围三颗星绕O做匀速圆周运动(如图丁所示)。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 双星模型 【典例3】　科学家威廉·赫歇尔首次提出了“双 星”这个名词。现有由两颗中子星A、B组成的双 星系统(不考虑其他星球的影响)，可抽象为如图 所示绕O点做匀速圆周运动的模型。已知A的轨 道半径小于B的轨道半径，若A、B的总质量为M， A、B间的距离为L，A、B运动周期为T，则下列说法正确的是( ) A.A的线速度大于B的线速度 B.A的质量小于B的质量 C.若M一定，则L越大，T越小 D.若L一定，则M越大，T越小 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 因为双星的角速度相等，且rA<rB，由v=rω解得vA<vB，A项错误；由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的，因此大小必然相等，由万有引力提供向心力有G=mArAω2，G=mBrBω2 ，联立解得mArA=mBrB，因为rA<rB，所以有mA>mB,其中rA+rB=L，mA+mB=M，T=，联立解得T=2π，由此式可知,若L一定，则M越大，T越小，若M一定，则L越大，T越大，B、C两项错误，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　(1)双星做圆周运动的圆心相同。 　　(2)双星做圆周运动的周期(或角速度)相同。 　　(3)双星做圆周运动的向心力大小相同，均等于彼此相互作用的万有引力。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 多星模型 【典例4】　太空中存在一些离 其他恒星较远的、由质量相等的 三颗星组成的三星系统，通常可 忽略其他星体对它们的引力作用。 已观测到稳定的三星系统存在两 种基本的构成形式(如图所示)：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这三颗星的质量均为M，两种系统的运动周期相同，引力常量为G，求三角形三星系统星体间的距离L。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 以左边的系统中的甲或者丙为研究对象，根据牛顿第二定律有 G+G=MR， 得T=4πR， 三星系统中任意星体所受合力为F=2cos 30°G=G， 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据牛顿第二定律，有F=Mr， 根据题意，其周期与左边系统周期相同 T=4πR， 根据几何关系，轨道半径r与边长L的关系为L=r， 解得L=R。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练26 本部分内容讲解结束 $$