第4章 专题提升7 天体运动的三类问题(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“天体运动三类问题”专题，依据高考评价体系明确卫星运行参量分析、变轨能量问题、双星多星模型三大核心考点，通过近三年高考真题统计，卫星参量计算占比45%、变轨分析占30%，归纳出公式应用、模型建构、能量判断等常考题型，备考针对性强。 课件亮点在于“真题解析+规律总结+素养提升”策略，如以2025年陕晋青宁卷卫星质量计算为例，运用“黄金代换”推导，培养科学推理素养，总结“越高越慢”规律突破参量比较题。设“易错点警示”如变轨瞬时能量变化，助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，提升复习效率。

专题提升七　天体运动的三类问题 [复习目标] 1．应用万有引力定律分析卫星运行的物理参量。　2.掌握卫星变轨问题的分析方法，会分析变轨中的能量问题。　3.知道双星和多星问题的特点，会分析相关问题。 返回导航 内 容 索 引 题型一 1 题型二 1 2 题型三 1 3 第一部分 题型一　卫星运行规律及特点 4 1．地球静止卫星的特点 返回导航 2．卫星的轨道 (1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，静止卫星的轨道就是其中的一种。 (2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星的轨道。 (3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心。 返回导航 3．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 返回导航 A 例1 (2025·陕晋青宁卷，T2)我国计划于2028年前后发射“天问三号”火星探测系统，实现火星取样返回。其轨道器将环绕火星做匀速圆周运动，轨道半径约3 750 km，轨道周期约2 h。引力常量G取6.67×10-11 N·m2/kg2，根据以上数据可推算出火星的(　　) A．质量　　　　　　　 B．体积 C．逃逸速度 D．自转周期 返回导航 若想推算火星的体积和逃逸速度，则还需要知道火星的半径R，B、C错误； 根据上述分析可知，不能通过所提供物理量推算出火星的自转周期，D错误。 返回导航 D 返回导航 返回导航 D 例3 (2026·广东深圳中学一模)如图所示，a为静止在赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球静止卫星。以地心为参考系，关于它们的向心加速度，线速度，下列描述正确的是(　　)   A．aa＝ab>ac B．ac>ab>aa C．vc>vb>va D．vb>vc>va 返回导航 返回导航 归纳总结 比较内容 赤道上物体 近地卫星 同步卫星 向心力来源 向心力方向 重力与万有引力的关系 万有引力的分力 万有引力 指向地心 重力略小于万有引力 重力等于万有引力 返回导航 归纳总结 比较内容 赤道上物体 近地卫星 同步卫星 线速度     角速度     v1＝ω1R ω1＝ω自 v1<v3<v2(v2为第一宇宙速度) ω1＝ω3<ω2 返回导航 归纳总结 比较内容 赤道上物体 近地卫星 同步卫星 向心加 速度     a1＝ωR a1<a3<a2 返回导航 拓展点 天体的“追及”问题 返回导航 返回导航 A 返回导航 返回导航 第二部分 题型二　卫星的变轨和能量问题 21 1．变轨原理 (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，如图所示。 (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 2．两类变轨 返回导航 3.椭圆双切轨道 如图所示，椭圆轨道Ⅱ与圆周轨道Ⅰ、Ⅲ相切于A、B点，卫星通过A、B点相继在三个轨道上运行。 返回导航 (1)速度有v1>v2>v3>v4(v1、v4分别是卫星在椭圆轨道Ⅱ上经A点、B点时的速度，v2、v3分别是卫星在圆周轨道Ⅰ、Ⅲ上的速度) 分析：在椭圆Ⅱ上的切点A处有v1>v2。 圆周Ⅰ和圆周Ⅲ比较有v2>v3。 在椭圆Ⅱ上的切点B处有v3>v4。 (2)沿椭圆Ⅱ由A至B，加速度逐渐变小。 返回导航 (3)能量特点 轨道 引力做功情况 Ek Ep E机 圆周Ⅰ 圆周Ⅲ 椭圆Ⅱ A→B B→A 不做功 大 小 小 不做功 小 大 大 负 减小 增大 正 增大 减小 中 返回导航 (4)瞬时变轨特点 在A点，由圆周Ⅰ变至椭圆Ⅱ时，发动机向后喷气，推力做正功，动能增加、势能不变、机械能增加。 在B点，由椭圆Ⅱ变至圆周Ⅲ时，发动机向后喷气，推力做正功，动能增加、势能不变、机械能增加。反之也有相应的规律。 返回导航 例5 (2025·北京卷，T7)2024年6月，嫦娥六号探测器首次实现月球背面采样返回。如图所示，探测器在圆形轨道1上绕月球飞行，在A点变轨后进入椭圆轨道2，B为远月点。关于嫦娥六号探测器，下列说法正确的是(　　) A．在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小 B．在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大 C．在轨道2上机械能与在轨道1上相等 D．利用引力常量和轨道1的周期，可求出月球的质量 A 返回导航 [解析]　探测器在轨道2上从A向B运动过程中远离月球，月球对探测器的引力做负功，根据动能定理可知，动能逐渐减小，A正确； 探测器在A点从轨道1变轨到轨道2，需要加速，机械能增加，所以探测器在轨道2上机械能大于在轨道1上的机械能，C错误； 返回导航 返回导航 B 返回导航 返回导航 第三部分 题型三　双星和多星模型 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。 返回导航 返回导航 2．多星模型 (1)定义：所研究星体的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。 (2)常见的三星模型 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)。 返回导航 (3)常见的四星模型 ①四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)。 ②三颗质量相等的星体始终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)。 返回导航 A 返回导航 返回导航 AD 返回导航 返回导航 v2＝ω2R ＝ v3＝ω3(R＋h) ＝ ω3＝ω自＝ 两类变轨 离心运动 近心运动 示意图 变轨起因 卫星速度突然增大 卫星速度突然减小 万有引力与向心力的大小关系 G<m′ G>m′ $