高考物理复习曲线运动万有引力与航天第6节课时2天体运动中的“四大难点”：卫星的变轨问题课件鲁科版

图2
赤道(chìdào)上空35 786 km的地球同步轨道上。设东方红
一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，
固定在地球赤道(chìdào)上的物体随地球自转的加速度为
a3，则a1、a2、a3的大小关系为( )
A.a2＞a1＞a3 C.a3＞a1＞a2
B.a3＞a2＞a1 D.a1＞a2＞a3
能力课 天体(tiāntǐ)运动中常考易错的“三个命
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同步卫星的运动(yùndòng)规律
同步卫星的六个“一定(yīdìng)”Fra bibliotek第二页，共39页。
命题角度1 同步卫星的运动特点 【例1】 我国自主研发的“北斗”卫星导航系统中含有地球同
步卫星，关于地球同步卫星，下列说法正确的是( ) A.同步卫星处于平衡状态 B.同步卫星的速度是不变的 C.同步卫星的高度(gāodù)是一定的 D.同步卫星的线速度应大于第二宇宙速度
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2.卫星(wèixīng)变轨的实质
两类变轨
离心运动
近心运动
变轨起因 卫星速度突然增大 卫星速度突然减小
受力分析
Mm v2 G r2 <m r
Mm v2 G r2 >m r
变为椭圆轨道运动或在 变为椭圆轨道运动或在 变轨结果
较大半径圆轨道上运动 较小半径圆轨道上运动
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错误。
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命题角度 2 变轨前、后各物理量的比较 1.航天器变轨问题的三点注意事项
(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在 新圆轨道上的运行速度变化由 v＝ GrM判断。 (2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。 (3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。

1．(2018·潍坊市青州三中期中)四颗地球卫星 a、b、c、d 的排列 位置如图所示，其中 a 是静止在地球赤道上还未发射的卫星，b 是近 地轨道卫星，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，四颗卫星相比 较( )
A．a 的向心加速度最大 B．相同时间内 b 转过的弧长最长
C．c 相对于 b 静止
A.1＋t0 t0R
B．R 3 1＋t0 t02
C．R
3
1＋t02 t0
D．R
1＋t0 t03
[审题指导] (1)审关键词：“金星凌日”每隔 t0 年出现一次．
(2)思路分析：①金星与地球在 t0 年转过的角度之差应为 2π，列
出方程求出 T 金．
②根据开普勒第三定律求出 R 金．
A．冥王星从 A→B 所用的时间等于T40
B．冥王星在
C→D→A
的过程中，
万有引力对
它做的功为
1 2
GMmk2a－ba2 C．冥王星在 C→D→A 的过程中，万有引力对它做的功为12
GMmk1a－ba2
D．冥王星在 B 点的加速度为b＋4aG2M＋4c2
解析：C [冥王星绕太阳做变速曲线运动，选项 A 错误；冥王 星运动到 A、C 两点可看做半径均为 ka，速度为 vA、vC 的圆周运动， 则有 GMam2 ＝mvka2A，GMbm2 ＝mvka2C，从 C→D→A，由动能定理得 W＝12 mv2A－12mvC2 ，解以上三式得 W＝12GMmk1a－ba2，选项 C 正确，B 错 误；设在 B 点时，行星到太阳的距离为 r，由几何关系得 r2＝c2＋ b－4a2，则加速度 a＝GmMrm2 ＝4c2＋4GbM－a2，选项 D 错误．]
[典例 3] (08786394)(多选)我国发射的“嫦娥三号”登月探测 器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后 经过一系列过程，在离月面 4 m 高处做一次悬停(可认为是相对于月 球静止)；最后关闭发动机，探测器自由下落．已知探测器的质量约 为 1.3×103 kg，地球质量约为月球的 81 倍，地球半径约为月球的 3.7 倍，地球表面的重力加速度大小约为 9.8 m/s2.则此探测器( )

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05
高考真题解析与应试技巧指导
历年高考真题回顾与解析
01
回顾历年高考物理试卷中曲线运动、万有引力与航 天、万有引力与天体运动部分的真题
02
分析真题的命题思路、考点分布和难易程度
03
解析真题的解题思路、方法和技巧，帮助学生掌握 解题规律
应试技巧指导：如何快速准确答题？
审题技巧
仔细阅读题目，抓住关键词，明确题目要求和考查的 知识点
早期探索
20世纪初，人类开始尝 试使用火箭进行飞行试 验。
太空竞赛
20世纪50年代至70年 代，美国和苏联展开激 烈的太空竞赛，分别实 现了载人登月和建立空 间站的壮举。
国际合作
20世纪80年代至今，各 国纷纷加入太空探索行 列，开展广泛的国际合 作，共同推动载人航天 技术的发展。
未来航天技术发展趋ห้องสมุดไป่ตู้预测
根据开普勒第三定律，行星的轨道半径越大，其 公转周期越长。
周期与线速度、角速度的关系
天体运动的线速度和角速度与轨道半径和周期有 关，可通过相关公式进行计算。
3
应用
可用于分析不同天体之间的运动特征，如行星、 卫星等。
天体质量测量方法
通过测量卫星绕行星运动 的周期和轨道半径，利用 万有引力定律计算出行星 的质量。
02
万有引力定律及其应用
万有引力定律内容及表达式
万有引力定律内容
自然界中任何两个物体都存在相互吸引的力，这种力的大小与两物体质量的乘积 成正比，与它们之间距离的平方成反比。
万有引力定律表达式
F=G*m1*m2/r^2，其中G为万有引力常量，m1和m2分别为两个物体的质量，r 为它们之间的距离。

例1 (2017· 江西鹰潭模拟)有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道 上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运行，c是地球同步卫星，
d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆
周运动，各卫星排列位置如图2所示，则下列关于卫星的说法中正确的是 A.a的向心加速度等于重力加速度g B.c在4 h内转过的圆心角为
时，应让发动机点火使其加速
C.“嫦娥三号”在环月椭圆轨道上P点的速度大于Q点的速度
图1
√
D.“嫦娥三号”在环月圆轨道上的运行速率比月球的第一宇宙速度小
解析 答案
研透命题点
命题点一
近地卫星、同步卫星和赤道上物体的运行问题
能力考点 师生共研
1.解决同步卫星问题的“四点”注意
2 v2 4π Mm (1)基本关系：要抓住 G r2 ＝ma＝m r ＝mrω2＝m T2 r.
自测3
“嫦娥三号”探测器由“长征三号乙”运载火箭从西昌卫星发射中
心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察.
如图1所示，假设“嫦娥三号”在环月圆轨道和椭圆
轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则 A.若已知“嫦娥三号”环月圆轨道的半径、运动周期 和引力常量，则可以算出月球的密度 B.“嫦娥三号”由环月圆轨道变轨进入环月椭圆轨道
√
π C.b在相同的时间内转过的弧长最长 6 D.d的运动周期可能是23 h
图2
解析
答案
例2
(2016· 全国卷Ⅰ· 17)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道
上任意两点之间保持无线电通讯 .目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球 半径的6.6倍.假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述 目的，则地球自转周期的最小值约为