天体运动知识点高三

第1页/共3页 2019届一轮复习人教版 天体运动复习课 教案

主备人： 使用人： 时间：2019年9月

课题 天体运动复习课 课时 1 课型 复习课

教

重点 1. 卫星变轨问题相关讨论

2. 双星及多星问题讨论 依据：对天体运动的理解和分析。（课程标准）

教

难点 用万有引力分析解决问题。 依据：高考考点。

习

目标 一、 知识目标

1、 生能利用万有引力分析卫星变轨的过程。

2、 生会用牛顿定律及圆周运动相关公式分析双星及多星的圆周运动。

二、能力目标

通过天体运动的分析，让 生深刻理解万有引力的综合应用过程和方法。

教具 多媒体课件、教辅

教

环节 教 内容 教师行为 生行为 设计意图 时间

1.课前3分钟 公式小考：万有引力、圆周运动相关公式 1巡视答题情况

2评价小考结果 1互批、订正答案

检测万有引力知识点掌握情况。K

3分钟 第2页/共3页

2.承

接

结

果 生讲解专题三：卫星变轨问题。 1聆听 生讲解过程，并及时评价。

2、答疑解决 生讲解过程中出现的问题。

1、 生讲解专题三

2、 生点评

3、 生修改整理卫星变轨问题。

1、验收

生自主

习的结果。

10分钟

3.

做

议

讲

评 1.双星及多星问题的圆周运动

1.讲解双星的圆周运动过程

2.讲解三星的圆周运动（直线型、三角形）

3.讲解四星问题（三角形、正方形） 1、 生听讲双星圆周运动，并回答问题

2. 生尝试分析三星圆周运动。

3. 生分析四星圆周运动。 训练 生分析、解决习题的能力。 20分钟

4．

总

结

提

升 1.卫星变轨问题。

2.双星及多星问题 1、 教师补充提升，加深理解。 1、回忆。

2、小组或同桌提问、背诵。

3、抽签回答条件。 巩固所 ，完成本课

习目标。

5分钟

5．

目 绿本68页考向1

白本260页9题 1、 巡视 生做答。 1、 练习册上作答。 检查 生对本课所 5分钟 第3页/共3页 标

精心整理

精心整理 天体运动与人造卫星

要点一 宇宙速度的理解与计算

1．第一宇宙速度的推导

方法一：由G＝m得

v1＝＝m/s

＝7.9×103m/s。

方法二：由mg＝m得

v1＝＝m/s＝7.9×103m/s。

第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π＝5075s≈85min。

2．宇宙速度与运动轨迹的关系

(1)v发＝7.9km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动。

(2)7.9km/s＜v发＜11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。

(3)11.2km/s≤v发＜16.7km/s，卫星绕太阳做椭圆运动。

(4)v发≥16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。

要点二 卫星运行参量的分析与比较

1．四个分析

“四个分析”是指分析人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半径的关系。

＝

2．四个比较

(1)同步卫星的周期、轨道平面、高度、线速度、角速度绕行方向均是固定不变的，常用于无线电通信，故又称通信卫星。 精心整理

精心整理 (2)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。

(3)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9km/s。

(4)赤道上的物体随地球自转而做匀速圆周运动，由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星，但它的周期、角速度与同步卫星相等。

要点三 卫星变轨问题分析

1．变轨原理及过程

人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图4-5-2所示。

图4-5-2

(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。

(2)在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。

落实 过手

养成一种习惯 形成一种思维 1 专题 天体运动的“四个热点”问题

双星或多星模型

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1所示。

(2)特点

①各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供，即

Gm1m2L2＝m1ω21r1，Gm1m2L2＝m2ω22r2

②两颗星的周期及角速度都相同，即T1＝T2，ω1＝ω2

③两颗星的半径与它们之间的距离关系为r1＋r2＝L

(3)两颗星到圆心的距离r1、r2与星体质量成反比，即m1m2＝r2r1。

【例1】(多选)2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星( )

A.质量之积 B.质量之和 C.速率之和 D.各自的自转角速度

2.为探测引力波，中山大学领衔的“天琴计划”将向太空发射三颗完全相同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形的中心，卫星将在以地球为中心、离地面高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行引力波探测。如图所示，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”。已知地球同步卫星距离地面的高度约为3.6万公里，以下说法正确的是( )

A.若知道引力常量G及三颗卫星绕地球的运动周期T，则可估算出地球的密度

B.三颗卫星具有相同大小的加速度

C.三颗卫星绕地球运动的周期一定大于地球的自转周期

第二讲天体运动

一、两种对立的学说

1．地心说

(1)地球是宇宙的中心，是静止不动的；太阳、月亮以及其他行星都绕_地球运动；

(2) 地心说的代表人物是古希腊科学家__托勒密__．

2．日心说

(1)__ 太阳_是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做__匀速圆周运动__；

(2)日心说的代表人物是_哥白尼_．

二、开普勒三大定律

行星运动的近似处理

在高中阶段的研究中可以按圆周运动处理，开普勒三定律就可以这样表述：

(1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；

(2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变，即行星做匀速圆周运动；

(3)所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即r3T2＝k.

三、太阳与行星间的引力

1．模型简化：行星以太阳为圆心做__匀速圆周__运动．太阳对行星的引力，就等于行星做_匀速圆周_运动的向心力．

2．太阳对行星的引力：根据牛顿第二定律F＝mv2r和开普勒第三定律r3T2∝k可得：F∝___mr2__.这表明：太阳对不同行星的引力，与行星的质量成___正比_，与行星和太阳间距离的二次方成___反比___．

3．行星对太阳的引力：太阳与行星的地位相同，因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律相同，即F′∝_Mr2

4．太阳与行星间的引力：根据牛顿第三定律F＝F′，所以有F∝Mmr2_，写成等式就是F＝_ GMmr2__.

四、万有引力定律

1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比.

2.公式： F=G

(1)G 叫做 引力常量 ，

(2)单位：N·m²/kg² 。在取国际单位时，G是不变的。 内容 理解

开普勒第一定律 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个上。

开普勒第一定律又叫轨道定律． 某个行星在一个固定平面的轨道上运动。