衛(wèi)星的變軌雙星問題PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1衛(wèi)星的變軌雙星問題衛(wèi)星的變軌雙星問題2 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動一、解決天體運(yùn)動問題的模型及思路1.一種模型無論自然天體(如地球)還是人造天體(如宇宙飛船)都可以看做質(zhì)點(diǎn)，圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運(yùn)動.2.兩條思路(2)天體運(yùn)動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即3 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動例1如圖是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡化軌道示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的近地軌道上.在衛(wèi)星經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火實(shí)施變軌，進(jìn)入遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道，最后在B點(diǎn)再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道.已知地球表面重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球的半徑為R，求：(1

2、)近地軌道上的速度大小；(2)遠(yuǎn)地點(diǎn)B距地面的高度4 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動天體運(yùn)動規(guī)律的理解及應(yīng)用1.如圖所示，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動.下列說法正確的是()A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的運(yùn)行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的線速度比乙的大答案A5 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動第二課時(shí)第二課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：課時(shí)目標(biāo)：1 1、了解、了解“赤道物體赤道物體”與與“同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星”2 2、會建立模型解決物理量的關(guān)系比較、會建立模型解決物理量的關(guān)系比較過程與方法：過程與方法：1 1、觀看相

3、關(guān)媒體信息，了解衛(wèi)星、觀看相關(guān)媒體信息，了解衛(wèi)星2 2、通過聯(lián)系，建立模型不解決物理量關(guān)系、通過聯(lián)系，建立模型不解決物理量關(guān)系6 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動二、“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星”的比較1.赤道上的物體與同步衛(wèi)星 關(guān)系：具有相同的角速度和周期 線速度，向心加速度的關(guān)系.：2.赤道上的物體與近地衛(wèi)星 關(guān)系：具有相同的半徑 區(qū)別：3.不同軌道上的衛(wèi)星:軌道半徑越大，a、v、越小，T越大.特點(diǎn)：萬有引力提供向心力7 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動例2如圖所示，a為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，b為近地圓軌道衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星.三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同.三顆衛(wèi)星的線速

4、度分別為va、vb、vc，角速度分別為a、b、c，周期分別為Ta、Tb、Tc，向心力分別為Fa、Fb、Fc，則()A.acb B.FaFcFbC.vavcTb答案AD8 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動“赤道物體”與“同步衛(wèi)星”以及“近地衛(wèi)星”的區(qū)別2.四顆地球衛(wèi)星a、b、c、d的排列位置如圖所示，其中a是靜止在地球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，四顆衛(wèi)星相比較()A.a的向心加速度最大B.相同時(shí)間內(nèi)b轉(zhuǎn)過的弧長最長C.c相對于b靜止D.d的運(yùn)動周期可能是23 h答案B9 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動第三課時(shí)第三課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：

5、課時(shí)目標(biāo)：1、了解人造衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌過程2、掌握人造衛(wèi)星的速度大小關(guān)系過程與方法：過程與方法：1觀看相關(guān)資料，了解變軌過程 2建模，對模型分析，掌握速度變化關(guān)系10 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動3.橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)：4.飛船對接問題：衛(wèi)星受到的萬有引力相同，加速度相同.兩飛船實(shí)現(xiàn)對接前應(yīng)處于高低不同的兩軌道上，目標(biāo)船處于較高軌道，在較低軌道上運(yùn)動的對接船通過合理地加速，做離心運(yùn)動而追上目標(biāo)船與其完成對接.11 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動例32013年5月2日凌晨0時(shí)06分，我國“中星11號”通信衛(wèi)星發(fā)射成功.“中星11號”是一顆地球同步衛(wèi)星，它主要用

6、于為亞太地區(qū)等區(qū)域用戶提供商業(yè)通信服務(wù).如圖3為發(fā)射過程的示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再一次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是()A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度答案BD12 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動針對訓(xùn)練如圖4所示，“嫦娥一號”探月衛(wèi)星被月球

7、捕獲后，首先穩(wěn)定在橢圓軌道上運(yùn)動，其中P、Q兩點(diǎn)分別是軌道的近月點(diǎn)和遠(yuǎn)月點(diǎn)，是衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動的軌道，軌道和在P點(diǎn)相切，則()A.衛(wèi)星沿軌道運(yùn)動，在P點(diǎn)的速度大于Q點(diǎn)的速度B.衛(wèi)星沿軌道運(yùn)動，在P點(diǎn)的加速度小于Q點(diǎn)的加速度C.衛(wèi)星分別沿軌道、運(yùn)動到P點(diǎn)的加速度不相等D.衛(wèi)星要從軌道進(jìn)入軌道，須在P點(diǎn)加速答案A13 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題3. 如圖所示，假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛船在距月球表面高度為3R的圓形軌道運(yùn)行，到達(dá)軌道的A點(diǎn)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道繞月球做圓周運(yùn)動.則()答案D14

8、 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動第四課時(shí)第四課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：課時(shí)目標(biāo)：1、掌握多星問題的解題思路、掌握多星問題的解題思路2、會運(yùn)用雙星問題的結(jié)論解決相關(guān)習(xí)題、會運(yùn)用雙星問題的結(jié)論解決相關(guān)習(xí)題過程與方法：過程與方法：1、通過學(xué)生自學(xué)、討論得到雙星問題的解題思路。、通過學(xué)生自學(xué)、討論得到雙星問題的解題思路。 2、雙星衍生到多星問題，能力提升、雙星衍生到多星問題，能力提升四、雙星問題兩個(gè)離得比較近的天體，在彼此間的引力作用下繞兩者連線上的一點(diǎn)做圓周運(yùn)動，這樣的兩顆星組成的系統(tǒng)稱為雙星.1.雙星特點(diǎn)(1)兩星向心力相等；(2)兩星具有相同的角速度和周期；(3)兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的

9、距離， 即r1r2L.2.處理方法3.雙星的兩個(gè)結(jié)論(1)運(yùn)動半徑：與質(zhì)量成反比，即m1r1m2r216 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動例4兩個(gè)靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠(yuǎn)，它們以其連線上某一點(diǎn)O為圓心各自做勻速圓周運(yùn)動，兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個(gè)天體稱為“雙星”，如圖5所示.已知雙星的質(zhì)量分別為m1和m2，它們之間的距離為L，求雙星的運(yùn)行軌道半徑r1和r2及運(yùn)行周期T.17 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動雙星問題4. 現(xiàn)代觀測表明，由于引力作用，恒星有“聚集”的特點(diǎn)，眾多的恒星組成了不同層次的恒星系統(tǒng)，最簡單的恒星系統(tǒng)是兩顆互相繞轉(zhuǎn)的雙星，事實(shí)上，冥

10、王星也是和另一星體構(gòu)成雙星，如圖所示，這兩顆行星m1、m2各以一定速率繞它們連線上某一中心O勻速轉(zhuǎn)動，這樣才不至于因萬有引力作用而吸引在一起，現(xiàn)測出雙星間的距離始終為L，且它們做勻速圓周運(yùn)動的半徑r1與r2之比為32，則()A.它們的角速度大小之比為23B.它們的線速度大小之比為32C.它們的質(zhì)量之比為32D.它們的周期之比為23答案B18 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動 第五課時(shí)第五課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：課時(shí)目標(biāo)：1、了解衛(wèi)星的追及模型2、掌握追及問題的處理方法過程與方法：過程與方法：1、教師講解，演示追及模型2、引導(dǎo)學(xué)生分析衛(wèi)星的追及思路19 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動

11、如圖所示，兩顆衛(wèi)星在同一軌道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動，地球半徑為如圖所示，兩顆衛(wèi)星在同一軌道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動，地球半徑為R，a衛(wèi)星離地面的高度等于衛(wèi)星離地面的高度等于R，b衛(wèi)星離地面高度為衛(wèi)星離地面高度為3R，則：，則：(1)a、b兩衛(wèi)星運(yùn)行周期之比兩衛(wèi)星運(yùn)行周期之比Ta Tb是多少？是多少？(2)若某時(shí)刻兩衛(wèi)星正好同時(shí)通過地面同一點(diǎn)正上方，假設(shè)若某時(shí)刻兩衛(wèi)星正好同時(shí)通過地面同一點(diǎn)正上方，假設(shè)a衛(wèi)星的周期為衛(wèi)星的周期為T，則則a至少經(jīng)過多長時(shí)間與至少經(jīng)過多長時(shí)間與b相距最遠(yuǎn)？相距最遠(yuǎn)？20 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動12如圖，質(zhì)量分別為如圖，質(zhì)量分別為m和和M的兩個(gè)

12、星球的兩個(gè)星球A和和B在引力作用下都繞在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速圓點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，星球周運(yùn)動，星球A和和B兩者中心之間的距離為兩者中心之間的距離為L.已知已知A、B的中心和的中心和O三點(diǎn)始終共線三點(diǎn)始終共線，A和和B分別在分別在O的兩側(cè)引力常量為的兩側(cè)引力常量為G.(1)求兩星球做圓周運(yùn)動的周期；求兩星球做圓周運(yùn)動的周期；(2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其它星球的影在地月系統(tǒng)中，若忽略其它星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球響，可以將月球和地球看成上述星球A和和B，月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為，月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為T1.但在近似處理問題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞但在近似處理問題時(shí)，常常認(rèn)

13、為月球是繞地心做圓周運(yùn)動的，這樣算得的運(yùn)行周期地心做圓周運(yùn)動的，這樣算得的運(yùn)行周期記為記為T2.已知地球和月球的質(zhì)量分別為已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.981024kg和和7.351022kg.求求T2與與T1兩者平兩者平方之比方之比(結(jié)果保留結(jié)果保留3位小數(shù)位小數(shù))21 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動 第六課時(shí)第六課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：課時(shí)目標(biāo)：1、熟練應(yīng)用萬有引力解決有關(guān)實(shí)際問題。、熟練應(yīng)用萬有引力解決有關(guān)實(shí)際問題。2、對地球（或其他星球）比值類問題的綜合練習(xí)，鞏固提升基、對地球（或其他星球）比值類問題的綜合練習(xí)，鞏固提升基本轉(zhuǎn)換應(yīng)用能力。本轉(zhuǎn)換應(yīng)用能力。過程與方法：過程與方法：1、通

14、過作業(yè)講評，讓學(xué)生弄清自己錯(cuò)誤的原因。、通過作業(yè)講評，讓學(xué)生弄清自己錯(cuò)誤的原因。2、學(xué)生相互講解、討論，加深對知識的理解與應(yīng)用。、學(xué)生相互講解、討論，加深對知識的理解與應(yīng)用。3、老師對典型問題的重點(diǎn)講評、拓展，使學(xué)生理解其基本關(guān)系、老師對典型問題的重點(diǎn)講評、拓展，使學(xué)生理解其基本關(guān)系。22 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組一天體運(yùn)動規(guī)律的理解及應(yīng)用題組一天體運(yùn)動規(guī)律的理解及應(yīng)用1已成為我國首個(gè)人造太陽系小行星的嫦娥二號衛(wèi)星，已成為我國首個(gè)人造太陽系小行星的嫦娥二號衛(wèi)星，2014年年2月再次刷新我月再次刷新我國深空探測最遠(yuǎn)距離記錄，超過國深空探測最遠(yuǎn)距離記錄，超過7000萬公里，嫦

15、娥二號是我國探月工程二期萬公里，嫦娥二號是我國探月工程二期的先導(dǎo)星，它先在距月球表面高度為的先導(dǎo)星，它先在距月球表面高度為h的軌道上做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)行周期為的軌道上做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)行周期為T；然后從月球軌道出發(fā)飛赴目的地拉格朗日；然后從月球軌道出發(fā)飛赴目的地拉格朗日L2點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)探測若以點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)探測若以R表示表示月球的半徑，引力常量為月球的半徑，引力常量為G，則，則() 答案答案BC23 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組一天體運(yùn)動規(guī)律的理解及應(yīng)用題組一天體運(yùn)動規(guī)律的理解及應(yīng)用答案答案 ACD24 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組二題組二“赤道物體赤道物體”與與

16、“同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星”以及以及“近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星”的區(qū)別的區(qū)別3關(guān)于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體，以下說法正確的是關(guān)于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體，以下說法正確的是()A都是萬有引力等于向心力都是萬有引力等于向心力B赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等赤道上的物體和同步衛(wèi)星的周期、線速度、角速度都相等C赤道上的物體和近地衛(wèi)星的軌道半徑相同但線速度、周期不同赤道上的物體和近地衛(wèi)星的軌道半徑相同但線速度、周期不同D同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期答案答案 CD25 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組二題組二“赤道物體赤道物體”與與“同

17、步衛(wèi)星同步衛(wèi)星”以及以及“近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星”的區(qū)別的區(qū)別4設(shè)地球半徑為設(shè)地球半徑為R，a為靜止在地球赤道上的一個(gè)物體，為靜止在地球赤道上的一個(gè)物體，b為一顆近地繞地球?yàn)橐活w近地繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星，做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星，c為地球的一顆同步衛(wèi)星，其軌道半徑為為地球的一顆同步衛(wèi)星，其軌道半徑為r.下列下列說法中正確的是說法中正確的是()答案答案 D26 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組二題組二“赤道物體赤道物體”與與“同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星”以及以及“近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星”的區(qū)別的區(qū)別5、我國發(fā)射的、我國發(fā)射的“北斗系列北斗系列”衛(wèi)星中同步衛(wèi)星到地心距離為衛(wèi)星中同步衛(wèi)星到地心距離

18、為r，運(yùn)行速率為，運(yùn)行速率為v1，向，向心加速度為心加速度為a1；在地球赤道上的觀測站的向心加速度為；在地球赤道上的觀測站的向心加速度為a2，近地衛(wèi)星做圓周運(yùn)，近地衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的速率為動的速率為v2，向心加速度為，向心加速度為a3，地球的半徑為，地球的半徑為R，則下列比值正確的是，則下列比值正確的是()答案答案 AB27 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題6宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動，若飛船想與前面的空間站對接，飛宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動，若飛船想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的方法是船

19、為了追上軌道空間站，可采取的方法是()A飛船加速直到追上空間站，完成對接飛船加速直到追上空間站，完成對接B飛船從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加速追上空間站完成對接飛船從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加速追上空間站完成對接C飛船加速至一個(gè)較高軌道再減速追上空間站完成對接飛船加速至一個(gè)較高軌道再減速追上空間站完成對接D無論飛船采取何種措施，均不能與空間站對接無論飛船采取何種措施，均不能與空間站對接答案答案 B28 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題7、如圖所示，我國發(fā)射、如圖所示，我國發(fā)射“神舟神舟”六號飛船時(shí)，先將飛船發(fā)送到一

20、個(gè)橢圓軌道上六號飛船時(shí)，先將飛船發(fā)送到一個(gè)橢圓軌道上，其近地點(diǎn)，其近地點(diǎn)M距地面距地面200km，遠(yuǎn)地點(diǎn)，遠(yuǎn)地點(diǎn)N距地面距地面340km.進(jìn)入該軌道正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入該軌道正常運(yùn)行時(shí)，通過通過M、N點(diǎn)時(shí)的速率分別是點(diǎn)時(shí)的速率分別是v1和和v2.當(dāng)某次飛船通過當(dāng)某次飛船通過N點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出指令，點(diǎn)燃飛船上的發(fā)動機(jī)，使飛船在短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入離地面指令，點(diǎn)燃飛船上的發(fā)動機(jī)，使飛船在短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入離地面340km的圓的圓形軌道，開始繞地球做勻速圓周運(yùn)動，這時(shí)飛船的速率為形軌道，開始繞地球做勻速圓周運(yùn)動，這時(shí)飛船的速率為v3.比較飛船在比較飛船在M、N、P三點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)三點(diǎn)

21、正常運(yùn)行時(shí)(不包括點(diǎn)火加速階段不包括點(diǎn)火加速階段)的速率大小和加速度大小，下列結(jié)的速率大小和加速度大小，下列結(jié)論正確的是論正確的是()Av1v3v2，a1a3a2Bv1v2v3，a1a2a3Cv1v2v3，a1a2a3Dv1v3v2，a1a2a3答案答案 D29 課堂講義 理解深化探究第5講習(xí)題課天體運(yùn)動題組四雙星及三星問題題組四雙星及三星問題8宇宙中有相距較近、質(zhì)量可以相比的兩顆星球，其他星球?qū)λ麄兊娜f有引宇宙中有相距較近、質(zhì)量可以相比的兩顆星球，其他星球?qū)λ麄兊娜f有引力可以忽略不計(jì)它們在相互之間的萬有引力作用下，圍繞連線上的某一固力可以忽略不計(jì)它們在相互之間的萬有引力作用下，圍繞連線上的某一固定點(diǎn)做同周期的勻速圓周運(yùn)動，如圖所示下列說法中正確的是定點(diǎn)做同周期的勻速圓周運(yùn)動，如圖所示下列