高三物理(魯科版)一輪復(fù)習(xí)配套課件：5-6(小專(zhuān)題)天體運(yùn)動(dòng)中的“四大難點(diǎn)”

1、能力突破能力突破突破一近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題突破一近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的三種近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的三種勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較1軌道半徑軌道半徑：近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同，同：近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同，同步衛(wèi)星的軌道半徑較大，即步衛(wèi)星的軌道半徑較大，即r同同r近近r物物。第第6課時(shí)課時(shí)(小專(zhuān)題小專(zhuān)題)天體運(yùn)動(dòng)中的天體運(yùn)動(dòng)中的“四大難點(diǎn)四大難點(diǎn)”知知 識(shí)識(shí) 梳梳 理理能力突破能力突破能力突破能力突破4動(dòng)力學(xué)規(guī)律動(dòng)力學(xué)規(guī)律能力突破能力突破【典例典例1】(多選多選)地

2、球同步衛(wèi)星離地心的距離為地球同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運(yùn)行速，運(yùn)行速率為率為v1，加速度為，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為心加速度為a2，地球的第一宇宙速度為，地球的第一宇宙速度為v2，半徑為，半徑為R，則，則下列比例關(guān)系中正確的是下列比例關(guān)系中正確的是 ()能力突破能力突破能力突破能力突破答案答案AD能力突破能力突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】1(2014江西鷹潭市高三第二次模擬考試江西鷹潭市高三第二次模擬考試)有有a、b、c、d四四顆衛(wèi)星，顆衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，b在地面附近近地軌

3、道上正常運(yùn)動(dòng)，在地面附近近地軌道上正常運(yùn)動(dòng)，c是地球同步衛(wèi)星，是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測(cè)衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為是高空探測(cè)衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24 h，所有衛(wèi)星的，所有衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，各衛(wèi)星排列位置如圖運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，各衛(wèi)星排列位置如圖1所示，所示，則下列關(guān)于衛(wèi)星的說(shuō)法中正確的是則下列關(guān)于衛(wèi)星的說(shuō)法中正確的是 ()圖圖1能力突破能力突破解析解析在地球赤道表面隨地球自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，其所受萬(wàn)有在地球赤道表面隨地球自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，其所受萬(wàn)有引力提供重力和其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，引力提供重力和其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，a的向心加速度的向心加速度小于重力加速度小于重力加速度g，選項(xiàng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤

4、；由于錯(cuò)誤；由于c為同步衛(wèi)星，所以為同步衛(wèi)星，所以能力突破能力突破答案答案C能力突破能力突破突破二衛(wèi)星的變軌問(wèn)題突破二衛(wèi)星的變軌問(wèn)題1衛(wèi)星變軌的原因衛(wèi)星變軌的原因(1)由于對(duì)接引起的變軌由于對(duì)接引起的變軌(2)由于空氣阻力引起的變軌由于空氣阻力引起的變軌2衛(wèi)星變軌的實(shí)質(zhì)衛(wèi)星變軌的實(shí)質(zhì)能力突破能力突破能力突破能力突破【典例典例2】 (多選多選)在發(fā)射一顆質(zhì)在發(fā)射一顆質(zhì)量為量為m的人造地球同步衛(wèi)星時(shí)，的人造地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將其發(fā)射到貼近地球表面運(yùn)先將其發(fā)射到貼近地球表面運(yùn)行的圓軌道行的圓軌道上上(離地面高度忽離地面高度忽略不計(jì)略不計(jì))，再通過(guò)一橢圓軌道，再通過(guò)一橢圓軌道變軌后到達(dá)距地面高為變軌后

5、到達(dá)距地面高為h的預(yù)定的預(yù)定圓軌道圓軌道上。已知它在圓形軌道上。已知它在圓形軌道上運(yùn)行的加速度為上運(yùn)行的加速度為g，地球半徑為，地球半徑為R，圖，圖2中中PQ長(zhǎng)約為長(zhǎng)約為8R，衛(wèi)星在變軌過(guò)程中質(zhì)量不變，則，衛(wèi)星在變軌過(guò)程中質(zhì)量不變，則 ()圖圖2能力突破能力突破C衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速率大于在軌道點(diǎn)的速率大于在軌道上上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速率點(diǎn)的速率D衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道上的動(dòng)能大于在軌道上的動(dòng)能大于在軌道上的動(dòng)能上的動(dòng)能能力突破能力突破第一步：抓住信息第一步：抓住信息構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型能力突破能力突破第二步：找突破口第二步：找突破口理清思路理清思路能

6、力突破能力突破能力突破能力突破答案答案BC能力突破能力突破解題模板解題模板能力突破能力突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】2(多選多選)如圖如圖3是是“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”飛行軌道示意圖。假設(shè)飛行軌道示意圖。假設(shè)“嫦娥嫦娥三號(hào)三號(hào)”運(yùn)行經(jīng)過(guò)運(yùn)行經(jīng)過(guò)P點(diǎn)第一次通過(guò)近月制動(dòng)使點(diǎn)第一次通過(guò)近月制動(dòng)使“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在在距離月面高度為距離月面高度為100 km的圓軌道的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，再次經(jīng)過(guò)上運(yùn)動(dòng)，再次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)第二次通過(guò)近月制動(dòng)使點(diǎn)時(shí)第二次通過(guò)近月制動(dòng)使“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在距離月面近地在距離月面近地點(diǎn)為點(diǎn)為Q、高度為、高度為15 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)為，遠(yuǎn)地點(diǎn)為P、高度為、高度為100 km的橢的橢圓軌道圓軌道上運(yùn)

7、動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是 ()能力突破能力突破圖圖3能力突破能力突破A“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為在距離月面高度為100 km的圓軌道的圓軌道上運(yùn)上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小可能變化動(dòng)時(shí)速度大小可能變化B“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在距離月面高度在距離月面高度100 km的圓軌道的圓軌道上運(yùn)動(dòng)上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道的周期一定大于在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期上運(yùn)動(dòng)的周期C“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度一點(diǎn)時(shí)的加速度一定大于經(jīng)過(guò)定大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度點(diǎn)時(shí)的加速度D“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率可能點(diǎn)時(shí)

8、的速率可能小于經(jīng)過(guò)小于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率點(diǎn)時(shí)的速率能力突破能力突破解析解析“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為在距離月面高度為100 km的圓軌道上運(yùn)動(dòng)是勻的圓軌道上運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，選項(xiàng)速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于圓軌道的軌道半錯(cuò)誤；由于圓軌道的軌道半徑大于橢圓軌道半長(zhǎng)軸，根據(jù)開(kāi)普勒定律，徑大于橢圓軌道半長(zhǎng)軸，根據(jù)開(kāi)普勒定律，“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在距離在距離月面高度月面高度100 km的圓軌道的圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期，選項(xiàng)上運(yùn)動(dòng)的周期，選項(xiàng)B正確；由于在正確；由于在Q點(diǎn)點(diǎn)“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”所受萬(wàn)有引力所受萬(wàn)

9、有引力大，所以大，所以“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度一點(diǎn)時(shí)的加速度一定大于經(jīng)過(guò)定大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度，選項(xiàng)點(diǎn)時(shí)的加速度，選項(xiàng)C正確；正確；“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的引力勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變，上運(yùn)動(dòng)的引力勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變，Q點(diǎn)的引力勢(shì)能小于點(diǎn)的引力勢(shì)能小于P點(diǎn)點(diǎn)的引力勢(shì)能，所以的引力勢(shì)能，所以“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)到上運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的動(dòng)能點(diǎn)的動(dòng)能較大，速度較大，所以較大，速度較大，所以“嫦娥三號(hào)嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)點(diǎn)時(shí)的速率一定大于經(jīng)過(guò)時(shí)的速率一定大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率

10、，選項(xiàng)點(diǎn)時(shí)的速率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案BC能力突破能力突破突破三天體運(yùn)動(dòng)中的能量問(wèn)題突破三天體運(yùn)動(dòng)中的能量問(wèn)題1衛(wèi)星衛(wèi)星(或航天器或航天器)在同一圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能不在同一圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能不變。變。2航天器在不同軌道上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不同，軌道半徑越航天器在不同軌道上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不同，軌道半徑越大，機(jī)械能越大。大，機(jī)械能越大。能力突破能力突破但機(jī)械能增大；相反，衛(wèi)星由于速率減小但機(jī)械能增大；相反，衛(wèi)星由于速率減小(發(fā)動(dòng)機(jī)做負(fù)功發(fā)動(dòng)機(jī)做負(fù)功)會(huì)做向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑減小，萬(wàn)有引力做正功，衛(wèi)星會(huì)做向心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑減小，萬(wàn)有引力做正功，衛(wèi)星動(dòng)能增大，同樣原因致使衛(wèi)星在較低軌道上的運(yùn)行

11、速率動(dòng)能增大，同樣原因致使衛(wèi)星在較低軌道上的運(yùn)行速率大于在較高軌道上的運(yùn)行速率，但機(jī)械能減小。大于在較高軌道上的運(yùn)行速率，但機(jī)械能減小。【典例典例3】(2014山東卷山東卷，20)2013年我國(guó)相繼年我國(guó)相繼完成完成“神十神十”與與“天宮天宮”對(duì)接、對(duì)接、“嫦娥嫦娥”攜攜“玉玉兔兔”落月兩大航天工程。某航天愛(ài)好者提出落月兩大航天工程。某航天愛(ài)好者提出“玉兔玉兔”回家的設(shè)想：如圖回家的設(shè)想：如圖4，將攜帶，將攜帶“玉玉兔兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接，然軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接，然后由飛船送后

12、由飛船送“玉兔玉兔”返回地球。返回地球。圖圖4能力突破能力突破能力突破能力突破答案答案D能力突破能力突破【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】3(多選多選)(2013新課標(biāo)全國(guó)卷新課標(biāo)全國(guó)卷，20)目前，在地球周?chē)心壳?，在地球周?chē)性S多人造地球衛(wèi)星繞著它運(yùn)轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可許多人造地球衛(wèi)星繞著它運(yùn)轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐近似為圓，且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過(guò)程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作漸變小的過(guò)程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是用，則下列判斷正確的是 ()A衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小B由于地

13、球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小由于地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小C由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變持不變D衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小能力突破能力突破答案答案BD能力突破能力突破突破四衛(wèi)星的追及相遇問(wèn)題突破四衛(wèi)星的追及相遇問(wèn)題某星體的兩顆衛(wèi)星之間的距離有最近和最遠(yuǎn)之分，但它某星體的兩顆衛(wèi)星之間的距離有最近和最遠(yuǎn)之分，但它們都處在同一條直線(xiàn)上。由于它們的軌道不是重合的，們都處在同一條直線(xiàn)上。由于它們的軌道不是重合的，因此在最近和最遠(yuǎn)的相遇問(wèn)題上不能通過(guò)位移或弧長(zhǎng)相因此在最近和最遠(yuǎn)的

14、相遇問(wèn)題上不能通過(guò)位移或弧長(zhǎng)相等來(lái)處理，而是通過(guò)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的圓心角來(lái)衡量，若它們等來(lái)處理，而是通過(guò)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的圓心角來(lái)衡量，若它們初始位置在同一直線(xiàn)上，實(shí)際上內(nèi)軌道所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角初始位置在同一直線(xiàn)上，實(shí)際上內(nèi)軌道所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角與外軌道所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角之差為與外軌道所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角之差為的整數(shù)倍時(shí)就是出現(xiàn)最的整數(shù)倍時(shí)就是出現(xiàn)最近或最遠(yuǎn)的時(shí)刻。近或最遠(yuǎn)的時(shí)刻。能力突破能力突破【典例典例4】(多選多選)(2014新課標(biāo)全國(guó)卷新課標(biāo)全國(guó)卷，19)太陽(yáng)系各行太陽(yáng)系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排地

15、球恰好運(yùn)行到某地外行星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排成一條直線(xiàn)的現(xiàn)象，天文學(xué)稱(chēng)為成一條直線(xiàn)的現(xiàn)象，天文學(xué)稱(chēng)為“行星沖日行星沖日”。據(jù)報(bào)道，。據(jù)報(bào)道，2014年各行星沖日時(shí)間分別是：年各行星沖日時(shí)間分別是：1月月6日木星沖日；日木星沖日；4月月9日火星沖日；日火星沖日；5月月11日土星沖日；日土星沖日；8月月29日海王星沖日；日海王星沖日；10月月8日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是 ()地球地球 火星火星 木星木星 土星土星 天王星天王星 海王星海王星軌道半徑軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930能力突破能力突破A.各地外行星每年都會(huì)出現(xiàn)沖日現(xiàn)象各地外行星每年都會(huì)出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B在在2015年內(nèi)一定會(huì)出現(xiàn)木星沖日年內(nèi)一定會(huì)出現(xiàn)木星沖日C天王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔為土星的一半天王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔為土星的一半D地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔最短