第4章 专题课： 卫星的变轨　双星和多星问题 （课件 学案 练习）高中物理鲁科版（2019）必修 第二册

(课件网) 专题课：卫星的变轨和双星问题 学习任务一 人造卫星变轨问题 学习任务二 卫星的对接问题 学习任务三 天体相距“最近最远”问题 学习任务四 双星问题和多星问题 随堂巩固 备用习题 练习册 答案核查【导】 答案核查【练】 ◆ 学习任务一 人造卫星变轨问题 ［科学思维］ 图是飞船从地球上发射到绕月球运动的飞行示意图，请思考：从绕地球运动的 轨道进入奔月轨道，飞船应采取什么措施 从奔月轨道进入绕月球运动的轨道， 又应采取什么措施呢 [答案] 在绕地球运动的轨道上加速，使 飞船做离心运动，飞船转移到奔月轨道； 要进入绕月球运动的轨道，飞船应减速. ［模型建构］ 1.卫星变轨的动力学原理 (1)稳定运行：卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供卫星做圆周运动的向心力， 即 . (2)变轨运行：卫星变轨时，先是线速度大小发生变化，导致需要的向心力发生 变化，进而使轨道半径 发生变化. ①当卫星减速时，卫星所需的向心力 ，卫星将做近心运动，向低轨 道变迁. ②当卫星加速时，卫星所需的向心力 ，卫星将做离心运动，向高轨 道变迁. 2.人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示. (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 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. (3)在 点(远地点)再次点火加速进入圆轨道Ⅲ. 3.卫星在不同轨道上运行物理量的大小比较 (1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速度分别为、， 在轨道Ⅱ上过 点和点速度分别为、.在点加速，则 ，在点加速，则 ，又因，故有 . (2)加速度：因为在 点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ 上经过点，卫星的加速度都相同，同理，经过 点时的加速度也相同. (3)周期：设卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上的运行周期分别为、、 ，轨道半径分 别为、(半长轴)、，由开普勒第三定律可知 . 例1 ［2024·北京十五中高一期中］如图所示为飞船运动过程的示意图.飞船先进 入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3完成对接任务. 椭圆轨道2分别与轨道1、轨道3相切于点、 点.则飞船( ) A.在轨道1的运行周期大于在轨道3的运行周期 B.在轨道2运动过程中，经过点时的速率比 点大 C.在轨道2运动过程中，经过点时的加速度比 点小 D.从轨道2进入轨道3时需要在 点处减速 √ [解析] 根据得 ，轨道1的运动 半径小于轨道3的运动半径，则在轨道1的运行周期小于 在轨道3的运行周期，A错误；在轨道2运动过程中， 点 为近地点，速度最大，点为远地点，速度最小，B正确； 根据 得，可知经过点时的加速度比 点大，C错误； 从轨道2进入轨道3时需要在 点加速，D错误. 例2 (多选)［2024·三明一中高一月考］ 图为“嫦娥三号”登月轨迹示意图.图中 点为环地球 运行的近地点，点为环月球运行的近月点.为环月球运行的圆轨道， 为环月球运行的椭 圆轨道.下列说法中正确的是( ) A.“嫦娥三号”在环地球轨道上的速度大于 B.“嫦娥三号”在 点进入地月转移轨道时应点火加速 C.设“嫦娥三号”在圆轨道上经过点时的加速度为，在椭圆轨道上经过 点时的加速度 为，则 D.设“嫦娥三号”在圆轨道上经过点时的速度为，在椭圆轨道上经过点时的速度为 ， 则 √ √ [解析] “嫦娥三号”在环地球轨道上的运行速度 总小于第二宇宙速度，A错误； “嫦娥三号”需在点点火加速才能进入地月转移轨道，B正确；由 知， “嫦娥三号”在经过圆轨道上的点和经过椭圆轨道上的 点时的加速度相等， C错误；“嫦娥三号”要从轨道转移到轨道，需要在 点减速，D正确. 【要点总结】 分析卫星的变轨问题时，熟记并理解以下结论往往能事半功倍： (1)变 ... ...