第三章　专题强化　卫星的变轨和双星问题（课件 学案 练习，3份打包） 教科版（2019）必修 第二册

专题强化　卫星的变轨和双星问题 ［学习目标］　1.理解卫星变轨的原因，会分析卫星变轨前后的物理量变化(重难点)。2.知道航天器的对接问题的处理方法。3.掌握双星运动的特点，会分析双星的相关问题(重点)。 一、卫星的变轨问题 如图是飞船从地球上发射到绕月球运动过程的飞行示意图。 (1)从绕地球运动的轨道上进入奔月轨道，飞船应采取什么措施？为什么？ (2)从奔月轨道进入月球轨道，又应采取什么措施？为什么？ _____ 1.变轨过程 (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，如图所示。 (2)在A点(近地点)点火　　　(选填“加”或“减”)速，由于速度变　　　，万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动所需的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。 (3)在B点(远地点)再次点火　　　　(选填“加”或“减”)速进入圆轨道Ⅲ。 2.变轨过程各物理量分析 (1)两个不同轨道的“切点”处线速度v不相等，图中vⅢ　　　　vⅡB，vⅡA　　　　vⅠ(均选填“>”“<”或“=”)。 (2)两个不同圆轨道上的线速度v不相等，轨道半径越大，v越　　　　　，图中vⅠ　　　　　vⅢ(选填“>”“<”或“=”)。 (3)不同轨道上运行周期T不相等。根据开普勒第三定律=k知，低轨道的周期　　　　　　　高轨道的周期，图中TⅠEⅡ>EⅠ。 例1　(2023·绵阳中学高一期中)“天问一号”探测器经过多次制动变轨后登陆火星的轨迹示意图如图所示，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q点登陆火星，O点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的切点，O、Q还分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。关于探测器，下列说法正确的是 (　　) A.由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在O点减速 B.在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行的周期 C.在轨道Ⅱ上运行的线速度大于火星的第一宇宙速度 D.在轨道Ⅲ上，探测器运行到O点的线速度大于运行到Q点的线速度 拓展　(1)在轨道Ⅲ上，探测器经过O点时的速率　　　　它在轨道Ⅰ上经过O点时的速率； (2)在轨道Ⅲ上，探测器经过O点时的加速度大小　　　　它在轨道Ⅰ上经过O点时的加速度大小；在轨道Ⅲ上探测器经过O点时的加速度大小　　　　它在Q点时的加速度大小。 判断卫星变轨时速度、加速度变化情况的思路 1.判断卫星在不同圆轨道的运行速度大小时，可根据“越远越慢”的规律判断。 2.判断卫星在同一椭圆轨道上不同点的速度大小时，可根据开普勒第二定律判断，即离中心天体越远，速度越小。 3.判断卫星为实现变轨在某点需要加速还是减速时，可根据离心运动或近心运动的条件进行分析。 4.判断卫星在某点的加速度大小时，可根据a=G判断。 二、航天器的对接问题 1.如图所示，若两个航天器在同一轨道上运动，后面的航天器加速会追上前面的航天器吗？ _____ 2.怎样才能使后面的航天器追上前面的航天器？ _____ 例2　(2023·福建福州高一期末)我国先发射“天宫二号”空间实验室，之后又发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是 (　　) A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 ... ...