【講與練】高中物理人教版(2019)必修2：第7章核心素養(yǎng)微課3課件

第七章萬有引力與宇宙航行核心素養(yǎng)微課(三)課題一衛(wèi)星的發(fā)射、變軌與對接2．同步衛(wèi)星的變軌發(fā)射問題(1)同步衛(wèi)星的發(fā)射過程發(fā)射同步衛(wèi)星及比較遠(yuǎn)的衛(wèi)星一般不采用普通衛(wèi)星的直接發(fā)射方法，而是采用變軌道發(fā)射，如圖所示，首先，利用第一級火箭將衛(wèi)星送到180～200km的高空，然后依靠慣性進(jìn)入停泊軌道1，當(dāng)?shù)竭_(dá)赤道上空時(shí)，第二、三級火箭點(diǎn)火，衛(wèi)星進(jìn)入位于赤道平面內(nèi)的橢圓轉(zhuǎn)移軌道2，且軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)P的高度為35800km，當(dāng)?shù)竭_(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星啟動發(fā)動機(jī)，然后改變方向進(jìn)入同步軌道3。3．對接問題如圖所示，飛船首先在低軌道運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)，再加速運(yùn)行到一個(gè)橢圓軌道，控制飛船跟空間站恰好同時(shí)運(yùn)行到兩軌道的相切點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)對接。典例剖析

(多選)2021年4月29日上午11時(shí)23分，在中國文昌航天發(fā)射場，長征五號B運(yùn)載火箭將天和核心艙順利送入太空。如圖所示，核心艙在B點(diǎn)從橢圓軌道Ⅰ進(jìn)入圓形軌道Ⅱ，關(guān)于核心艙的運(yùn)動，下列說法中正確的有(

)A．在軌道Ⅰ上經(jīng)過B的速度小于在軌道Ⅱ上經(jīng)過B的速度B．在軌道Ⅰ上經(jīng)過B的加速度小于在軌道Ⅱ上經(jīng)過B的加速度C．在軌道Ⅰ上運(yùn)動的周期大于在軌道Ⅱ上運(yùn)動的周期D．在軌道Ⅰ上經(jīng)過A點(diǎn)的速度大于經(jīng)過B點(diǎn)的速度典例1AD解析：核心艙在橢圓軌道Ⅰ上經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)，速度增大做離心運(yùn)動，變軌到圓形軌道Ⅱ。在軌道Ⅰ經(jīng)過B的速度小于在軌道Ⅱ上經(jīng)過B的速度，A正確；在軌道Ⅰ上經(jīng)過B和在軌道Ⅱ上經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)受到的萬有引力相等，所以加速度相等，B錯(cuò)誤；軌道Ⅰ半長軸小于軌道Ⅱ半徑，根據(jù)開普勒第三定律，在軌道Ⅰ上運(yùn)動的周期小于在軌道Ⅱ上運(yùn)動的周期，C錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第二定律，在軌道Ⅰ上經(jīng)過A點(diǎn)的速度大于經(jīng)過B點(diǎn)的速度，D正確。

如圖所示，假設(shè)“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室與“神舟十一號”飛船都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，下列措施可行的是()對點(diǎn)訓(xùn)練?CA．使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接B．使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對接C．飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接D．飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接解析：為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，可使飛船在較低的軌道上加速做離心運(yùn)動，逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，在兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)C正確。課題二同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和赤道上物體的比較如圖所示，a為近地衛(wèi)星，軌道半徑為r1；b為地球同步衛(wèi)星，軌道半徑為r2；c為赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體，軌道半徑為r3。典例剖析

如圖所示，a為放在赤道上相對地球靜止的物體，隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動，b為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星(軌道半徑約等于地球半徑)，c為地球的同步衛(wèi)星。下列關(guān)于a、b、c的說法中正確的是()A．b衛(wèi)星轉(zhuǎn)動線速度大于7.9km/sB．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運(yùn)動的向心加速度大小關(guān)系為aa＞ab>acC．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運(yùn)動的周期關(guān)系為Tc＞Tb＞TaD．在b、c中，b的速度大典例2D思路引導(dǎo)：

隨著科技的發(fā)展，人類的腳步已經(jīng)踏入太空，并不斷地向太空發(fā)射人造衛(wèi)星以探索地球和太空的奧秘。如圖所示，1、2、3分別為繞地球逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的三顆人造地球衛(wèi)星，它們繞地球旋轉(zhuǎn)的周期分別為T1、T2、T3，線速度大小分別為v1、v2、v3。關(guān)于它們的運(yùn)動，下列說法正確的是(

)A．T1>T2＝T3B．v1<v2＝v3C．衛(wèi)星3點(diǎn)火加速，就可以追上同軌道上的衛(wèi)星2對點(diǎn)訓(xùn)練?D課題三雙星模型1．定義：宇宙中有相距較近、質(zhì)量相差不大的兩個(gè)星球，在相互之間萬有引力作用下它們將圍繞其連線上的某一固定點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動，通常，我們把這樣的兩個(gè)星球稱為“雙星”。如圖所示。2．雙星問題的特點(diǎn)(1)兩星圍繞它們之間連線上的某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，兩星的運(yùn)行周期、角速度相同。(2)兩星的向心力大小相等，由它們間的萬有引力提供。(3)兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離，即r1＋r2＝L。(多選)宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”，它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，而不會因?yàn)槿f有引力的作用而吸引到一起。如圖所示，某雙星系統(tǒng)中A、B兩顆天體繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，它們的軌道半徑之比rA∶rB＝1∶2，則兩顆天體的(

)A．質(zhì)量之比mA∶mB＝2∶1B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶2C．線速度大小之比vA∶vB＝1∶2D．向心力大小之比FA∶FB＝2∶1典例3AC

某雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動。下列關(guān)于此雙星系統(tǒng)的說法正確的是(

)A．雙星系統(tǒng)中的兩顆恒星做圓周運(yùn)動的圓心可能在兩星連線的中點(diǎn)，也可能在兩星連線的延長線上B．因?yàn)殡p星系統(tǒng)中的兩恒星受到的萬有引力為作用力與反作用力，大小相等，所以其軌道半徑也相等C．雙星系統(tǒng)中的恒星運(yùn)動的軌道半徑與其質(zhì)量成反比對點(diǎn)訓(xùn)練?C素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(多選)如圖所示，地球球心為O，半徑為R，地球表面的重力加速度為g。一宇宙飛船繞地球無動力飛行且沿橢圓軌道運(yùn)動，軌道上P點(diǎn)距地心最遠(yuǎn)，距離為3R。為研究方便，假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)且忽略空氣阻力，則()ACAD3．宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通常可忽略其他星體對它們的引力作用，已觀測到的穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種形式是三顆星位于同