衛(wèi)星的變軌、雙星問(wèn)題

1、第一課時(shí)第一課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：課時(shí)目標(biāo)：1 1、解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的模型及思路解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的模型及思路2 2、熟練運(yùn)用相關(guān)規(guī)律、熟練運(yùn)用相關(guān)規(guī)律過(guò)程與方法：過(guò)程與方法：通過(guò)天體運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，掌握解決天體運(yùn)動(dòng)的模型和思路通過(guò)天體運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，掌握解決天體運(yùn)動(dòng)的模型和思路 一、解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的模型及思路1.一種模型無(wú)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(dòng).2.兩條思路(2)天體運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源于天體之間的萬(wàn)有引力，即例1如圖是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡(jiǎn)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(guò)A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火實(shí)施變軌，

2、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(mén)，地球的半徑為R，求：(1)近地軌道上的速度大??；(2)遠(yuǎn)地點(diǎn)B距地面的高度天體運(yùn)動(dòng)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(dòng).下列說(shuō)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A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(huì)建立模型解決物理量的關(guān)系比較、會(huì)建立模型解決物理量的關(guān)

3、系比較過(guò)程與方法：過(guò)程與方法：1 1、觀看相關(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(guò)聯(lián)系，建立模型不解決物理量關(guān)系、通過(guò)聯(lián)系，建立模型不解決物理量關(guān)系二、“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(wàn)有引力提供向心力例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)星的線速度分別為va、vb、vc，角速度分別為a、b、c

4、，周期分別為T(mén)a、Tb、Tc，向心力分別為Fa、Fb、Fc，則()A.acb B.FaFcFbC.vavcTb答案AD“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(cè)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(guò)的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)C.c相對(duì)于b靜止D.d的運(yùn)動(dòng)周期可能是23 h答案B第三課時(shí)第三課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：課時(shí)目標(biāo)：1、了解人造衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌過(guò)程2、掌握人造衛(wèi)星的速度大小關(guān)系過(guò)程與方法：過(guò)程與方法：1觀看相關(guān)資料，了解變軌過(guò)程 2建模，

5、對(duì)模型分析，掌握速度變化關(guān)系3.橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)：4.飛船對(duì)接問(wèn)題：衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力相同，加速度相同.兩飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)的對(duì)接船通過(guò)合理地加速，做離心運(yùn)動(dòng)而追上目標(biāo)船與其完成對(duì)接.例32013年5月2日凌晨0時(shí)06分，我國(guó)“中星11號(hào)”通信衛(wèi)星發(fā)射成功.“中星11號(hào)”是一顆地球同步衛(wèi)星，它主要用于為亞太地區(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(guò)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

6、軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)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(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度答案BD針對(duì)訓(xùn)練如圖4所示，“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星被月球捕獲后，首先穩(wěn)定在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，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(dòng)的軌道，軌道和在P點(diǎn)相切，則()A.衛(wèi)星沿軌道運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，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(dòng)到P點(diǎn)的加速度不相等D.衛(wèi)星要從軌

7、道進(jìn)入軌道，須在P點(diǎn)加速答案A衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問(wèn)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(dòng).則()答案D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(wèn)題的解題思路、掌握多星問(wèn)題的解題思路2、會(huì)運(yùn)用雙星問(wèn)題的結(jié)論解決相關(guān)習(xí)題、會(huì)運(yùn)用雙星問(wèn)題的結(jié)論解決相關(guān)習(xí)題過(guò)程與方法：過(guò)程與方法：1、通過(guò)學(xué)生自學(xué)、討論得到雙星問(wèn)題的解題思路。、通過(guò)學(xué)生自學(xué)、討論得到雙星問(wèn)題的解題思路。 2、雙星衍生到多星問(wèn)題，能力提升、雙星衍生到多星問(wèn)題，能力提升四

8、、雙星問(wèn)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(dòng)，這樣的兩顆星組成的系統(tǒng)稱(chēng)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距離， 即r1r2L.2.處理方法3.雙星的兩個(gè)結(jié)論(1)運(yùn)動(dòng)半徑：與質(zhì)量成反比，即m1r1m2r2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(dòng)，兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個(gè)天體稱(chēng)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(zhǎng)，求雙星的運(yùn)行軌道半徑r1和r2及運(yùn)行周期T.雙星問(wèn)題4. 現(xiàn)代觀測(cè)表

9、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(jiǎn)單的恒星系統(tǒng)是兩顆互相繞轉(zhuǎn)的雙星，事實(shí)上，冥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(dòng)，這樣才不至于因萬(wàn)有引力作用而吸引在一起，現(xiàn)測(cè)出雙星間的距離始終為L(zhǎng)，且它們做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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B 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(wèn)題的處理方法過(guò)程與方法：過(guò)程與方法：1、教師講解，演示追及模型2

10、、引導(dǎo)學(xué)生分析衛(wèi)星的追及思路如圖所示，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(dòng)，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(dòng)，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(guò)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(guò)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(mén)，則則a至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間與至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間與b相距最遠(yuǎn)？相距最遠(yuǎn)？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)星球的兩個(gè)星球A和和

11、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(dòng)，星球周運(yùn)動(dòng)，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(zhǎng).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(dòng)的周期；求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)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T(mén)1.但在近似處理問(wèn)題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞但在近似處理問(wèn)題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓

12、周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)行周期地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)行周期記為記為T(mén)2.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)) 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(wàn)有引力解決有關(guān)實(shí)際問(wèn)題。、熟練應(yīng)用萬(wàn)有引力解決有關(guān)實(shí)際問(wèn)題。2、對(duì)地球（或其他星球）比值類(lèi)問(wèn)題的綜合練習(xí)，鞏固提升基、對(duì)地球（或其他星球）比值類(lèi)問(wèn)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(guò)程與方法：過(guò)程與方法：1、通過(guò)作業(yè)講評(píng)，讓學(xué)生弄清自己錯(cuò)誤的原因。、通過(guò)作業(yè)講評(píng)，讓學(xué)生弄清自

13、己錯(cuò)誤的原因。2、學(xué)生相互講解、討論，加深對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用。、學(xué)生相互講解、討論，加深對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用。3、老師對(duì)典型問(wèn)題的重點(diǎn)講評(píng)、拓展，使學(xué)生理解其基本關(guān)系、老師對(duì)典型問(wèn)題的重點(diǎn)講評(píng)、拓展，使學(xué)生理解其基本關(guān)系。題組一天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解及應(yīng)用題組一天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解及應(yīng)用1已成為我國(guó)首個(gè)人造太陽(yáng)系小行星的嫦娥二號(hào)衛(wèi)星，已成為我國(guó)首個(gè)人造太陽(yáng)系小行星的嫦娥二號(hào)衛(wèi)星，2014年年2月再次刷新我月再次刷新我國(guó)深空探測(cè)最遠(yuǎn)距離記錄，超過(guò)國(guó)深空探測(cè)最遠(yuǎn)距離記錄，超過(guò)7000萬(wàn)公里，嫦娥二號(hào)是我國(guó)探月工程二期萬(wàn)公里，嫦娥二號(hào)是我國(guó)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

14、面高度為h的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行周期為的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行周期為T(mén)；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(cè)若以點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)探測(cè)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BC題組一天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解及應(yīng)用題組一天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解及應(yīng)用答案答案 ACD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3關(guān)于近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、赤道上的物體，以下說(shuō)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(shuō)法正確的是()A都是萬(wàn)有引力等于向心力都是萬(wàn)有引力

15、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 CD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(dòng)的人造衛(wèi)星，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，c為地球的一顆同步衛(wèi)星，

16、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(shuō)法中正確的是說(shuō)法中正確的是()答案答案 D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(guó)發(fā)射的、我國(guó)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(cè)站的向心加速度為；在地球赤道上的觀測(cè)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(dòng)的速率為動(dòng)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()

17、答案答案 AB題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問(wèn)題題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問(wèn)題6宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動(dòng)，若飛船想與前面的空間站對(duì)接，飛宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動(dòng)，若飛船想與前面的空間站對(duì)接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的方法是船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(duì)接飛船加速直到追上空間站，完成對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)接飛船加速至一個(gè)較高軌道再減速追上空間站完成對(duì)接D無(wú)論飛船采取何種措施，均不能與空間站對(duì)接

18、無(wú)論飛船采取何種措施，均不能與空間站對(duì)接答案答案 B題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問(wèn)題題組三衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問(wèn)題7、如圖所示，我國(guó)發(fā)射、如圖所示，我國(guó)發(fā)射“神舟神舟”六號(hào)飛船時(shí)，先將飛船發(fā)送到一個(gè)橢圓軌道上，六號(hào)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)，通進(jìn)入該軌道正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)過(guò)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(guò)當(dāng)某次飛船通過(guò)N點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出指點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出指令，點(diǎn)燃飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使飛船在短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入離地面令，點(diǎn)燃飛船上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使飛船

19、在短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入離地面340km的圓形的圓形軌道，開(kāi)始繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)飛船的速率為軌道，開(kāi)始繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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)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)論的速率大小和加速度大小，下列結(jié)論正確的是正確的是()Av1v3v2，a1a3a2Bv1v2v3，a1a2a3Cv1v2v3，a1a2a3Dv1v3v2，a1a2a3答案答案 D題組四雙星及三星問(wèn)題題組四雙星及三星問(wèn)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(wàn)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(wàn)有引力可以忽略不計(jì)它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)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?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)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(dòng)，如圖所示下列說(shuō)法中正確的是定點(diǎn)做同周期的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示下列說(shuō)法中正確的是()A它們的線速度大小與質(zhì)量成正比它們的線速度大小與質(zhì)量成正比B它們的線速度大小與軌道半徑成正比它們的線速度大小與軌道半徑成正比