1、20192019高考一轮总复习高考一轮总复习 物理物理第四章第四章 曲线运动曲线运动 万有引力与航天万有引力与航天专题强化五天体运动的专题强化五天体运动的“四类热点四类热点”问题问题过好双基关一、卫星的轨道一、卫星的轨道1.赤道轨道：卫星的轨道在 平面内，同步卫星就是其中的一种.2.极地轨道：卫星的轨道过南、北两极，即在 赤道的平面内，如极地气象卫星.3.其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道.所有卫星的轨道平面一定通过地球的 .赤道垂直于球心自测自测1(多选)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道A.与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆B.与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆C
2、.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的答案解析解析解析人造地球卫星运行时，由于地球对卫星的引力提供它做圆周运动的向心力，而这个力的方向必定指向圆心，即指向地心，也就是说人造地球卫星所在轨道圆的圆心一定要和地球的中心重合，不可能是地轴上(除地心外)的某一点，故A错误；由于地球同时绕着地轴在自转，所以卫星的轨道平面也不可能和经线所决定的平面共面，所以B错误；相对地球表面静止的卫星就是地球的同步卫星，它必须在赤道平面内，且距地面有确定的高度，这个高度约为三万六千千米，而低于或高于这个轨道的卫星也可以在赤道平面内运
3、动，不过由于它们公转的周期和地球自转周期不同，就会相对于地面运动，C、D正确.二、地球同步卫星的特点二、地球同步卫星的特点相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星.同步卫星有以下“七个一定”的特点：(1)轨道平面一定：轨道平面与 共面.(2)周期一定：与地球自转周期 ，即T .(3)角速度一定：与地球自转的角速度 .赤道平面相同24 h相同(5)速率一定：v 3.1103 m/s.(7)绕行方向一定：运行方向与地球自转方向 .一致自测自测2(多选)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建立后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般
4、轨道卫星.关于这些卫星，以下说法正确的是A.5颗同步卫星的轨道半径都相同B.5颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内C.导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度D.导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小答案解析解析解析所有同步卫星的轨道都位于赤道平面，轨道半径和运行周期都相同，选项A、B正确；三、卫星变轨三、卫星变轨近心减小自测自测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
5、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 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图1答案解析“嫦娥三号”在环月圆轨道上P点减速，使万有引力大于运行所需向心力，做近心运动，才能进入环月椭圆轨道，B错误；“嫦娥三号”在环月椭圆轨道上P点向Q点运动过程中，距离月球越来越近，月球对其引力做正功，故速度增大，即P点的速度小于Q点的速度，C错误；卫星离月球表面越高其速度越小，第一宇宙速度是星球表面附近卫星的环绕速度，故“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，
6、D正确.研透命题点1.解决同步卫星问题的解决同步卫星问题的“四点四点”注意注意 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能力考点师生共研(2)重要手段：构建物理模型，绘制草图辅助分析.(3)物理规律：不快不慢：具有特定的运行线速度、角速度和周期.不高不低：具有特定的位置高度和轨道半径.不偏不倚：同步卫星的运行轨道平面必须处于地球赤道平面上，只能静止在赤道上方的特定的点上.(4)重要条件：地球的公转周期为1年，其自转周期为1天(24小时)，地球表面半径约为6.4103 km，表面重力加速度g约为9.8 m/s2.月球的公转周期约27.3天，在一般估算中常取27天.人造地球
7、卫星的运行半径最小为r6.4103 km，运行周期最小为T84.8 min，运行速度最大为v7.9 km/s.2.两个向心加速度两个向心加速度卫星绕地球运行的向心加速度物体随地球自转的向心加速度产生原因由万有引力产生由万有引力的一个分力(另一分力为重力)产生方向指向地心垂直且指向地轴大小a (地面附近a近似等于g)ar2，r为地面上某点到地轴的距离，为地球自转的角速度特点随卫星到地心的距离的增大而减小从赤道到两极逐渐减小3.两种周期两种周期(1)自转周期是天体绕自身某轴线转动一周所需的时间，取决于天体自身转动的快慢.例例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
8、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gB.c在4 h内转过的圆心角为C.b在相同的时间内转过的弧长最长D.d的运动周期可能是23 h答案解析图2解析解析同步卫星的运行周期与地球自转周期相同，角速度相同，则a和c的角速度相同，根据a2r知，c的向心加速度大，由 ma知，c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故a的向心加速度小于重力加速度g，选项A错误；由于c为同步卫星，所以c的周期
9、为24 h，因此4 h内转过的圆心角为 ，选项B错误；由四颗卫星的运行情况可知，b运行的线速度是最大的，所以其在相同的时间内转过的弧长最长，选项C正确；d的运行周期比c要长，所以其周期应大于24 h，选项D错误.例例2(2016全国卷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A.1 h B.4 hC.8 h D.16 h答案解析解析解析地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由开普勒第三定律
10、 k可知卫星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作出它们间的位置关系如图所示.解得T24 h.变式变式1(2016四川理综3)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.如图3所示，1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2 060 km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空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，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则
11、a1、a2、a3的大小关系为A.a2a1a3 B.a3a2a1C.a3a1a2 D.a1a2a3答案解析图3解析解析由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，根据a2r，r2r3，则a2a3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，ma，由题目中数据可以得出，r1r2，则a2a2a3，选项D正确.1.变轨原理及过程变轨原理及过程(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上.如图4所示.图4(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道.(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道.命题点
12、二卫星变轨问题能力考点师生共研能力考点师生共研2.变轨过程各物理量分析变轨过程各物理量分析(1)速度：设卫星在圆轨道和上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道上过A点和B点时速率分别为vA、vB.在A点加速，则vAv1，在B点加速，则v3vB，又因v1v3，故有vAv1v3vB.(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道还是轨道上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同.(3)周期：设卫星在、轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律 k可知T1T2T3.(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守
13、恒.若卫星在、轨道的机械能分别为E1、E2、E3，则E1E2A，而BA，则CB，又根据vr，rCrB，得vCvB，故B项正确，A项错误.1234567891011125.(多选)如图3所示，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是A.vBvAvC B.ABCC.FAFBFC D.TATCTB123456789101112图3答案解析1234567891011126.(多选)“嫦娥三号”探月卫星于2013年12月2日顺利发射升空，已知“嫦娥
14、三号”探月卫星绕月球表面做匀速圆周运动，飞行N圈用时为t；地球的质量为M，半径为R，表面重力加速度为g；月球半径为r，地球和月球间的距离为L，则综合提升练综合提升练123456789101112答案解析卫星运行中只能估算中心天体的质量，无法估算卫星的质量，C错；1234567891011127.(多选)在发射一颗质量为m的地球同步卫星时，先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道上(离地面高度忽略不计)，再通过一椭圆轨道变轨后到达距地面高度为h的预定圆轨道上.已知它在圆轨道上运行时的加速度为g，地球半径为R，图4中PQ长约为8R，卫星在变轨过程中质量不变，则C.卫星在轨道上运行时经过P点的速率大于在
15、轨道 上运行时经过P点的速率D.卫星在轨道上的动能大于在轨道上的动能图4123456789101112答案解析1234567891011128.(多选)“行星冲日”是指当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间且三者排成一条直线的天文现象.2014年4月9日发生了火星冲日的现象.已知火星和地球绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，火星公转轨道半径为地球的1.5倍，以下说法正确的是A.火星的公转周期比地球的大B.火星的运行速度比地球的大C.每年都会出现火星冲日现象D.2015年一定不会出现火星冲日现象123456789101112答案解析1234567891011129.(多选)最近我国连续发射了多
16、颗北斗导航定位卫星，使我国的导航定位精度不断提高.北斗导航卫星有一种是处于地球同步轨道，假设其离地高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则有A.该卫星运行周期为24 h231hR123456789101112答案解析解析解析地球同步卫星和地球自转同步，周期为24 h，A正确；12345678910111210.(2018山西晋城质检)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.若某双星的质量分别为M、m，间距为L，双星各自围绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，其角速度分别为1、2，质量为M的恒星轨道半径为R，已知引力常量为G，则描述双星运动的上述物理量满足A.12C
17、.GM22(LR)L2 D.Gm12R3解析解析双星系统中两颗星的角速度相同，12，则A、B项错误.123456789101112答案解析11.如图5所示，A是地球的同步卫星.另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h.已知地球半径为R，地球自转的角速度为0，地球表面的重力加速度为g，O为地心.(1)求卫星B的运行周期.123456789101112图5答案答案见解析答案解析123456789101112解析解析根据万有引力定律和牛顿第二定律，(2)若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？解析解析
18、由题意得(B0)t2123456789101112答案解析答案答案见解析(1)试推导第二宇宙速度的表达式.123456789101112答案解析解析解析设距地心无穷远处的引力势能为零，地球的半径为R，第二宇宙速度为v，所谓第二宇宙速度，就是卫星摆脱中心天体束缚的最小发射速度.则卫星由地球表面上升到离地球表面无穷远的过程，根据机械能守恒定律得EkEp0123456789101112(2)已知逃逸速度大于真空中光速的天体叫黑洞，设某黑洞的质量等于太阳的质量M1.981030 kg，求它可能的最大半径？答案答案2.93103 m则该黑洞可能的最大半径为2.93103 m.12345678910111
19、2答案解析编后语 听课对同学们的学习有着非常重要的作用。课听得好好，直接关系到大家最终的学习成绩。如何听好课，同学们可以参考如下建议：一、听要点。一般来说，一节课的要点就是老师们在备课中准备的讲课大纲。许多老师在讲课正式开始之前会告诉大家，同学们对此要格外注意。例如在学习物理课“力的三要素”这一节时，老师会先列出力的三要素大小、方向、作用点。这就是一堂课的要点。把这三点认真听好了，这节课就基本掌握了。二、听思路。思路就是我们思考问题的步骤。例如老师在讲解一道数学题时，首先思考应该从什么地方下手，然后在思考用什么方法，通过什么样的过程来进行解答。听课时关键应该弄清楚老师讲解问题的思路。三、听问题
20、。对于自己预习中不懂的内容，上课时要重点把握。在听讲中要特别注意老师和课本中是怎么解释的。如果老师在讲课中一带而过，并没有详细解答，大家要及时地把它们记下来，下课再向老师请教。四、听方法。在课堂上不仅要听老师讲课的结论而且要认真关注老师分析、解决问题的方法。比如上语文课学习汉字，一般都是遵循着“形”、“音”、“义”的研究方向；分析小说，一般都是从人物、环境、情节三个要素入手；写记叙文，则要从时间、地点、人物和事情发生的起因、经过、结果六个方面进行叙述。这些都是语文学习中的一些具体方法。其他的科目也有适用的学习方法，如解数学题时，会用到反正法；换元法；待定系数法；配方法；消元法；因式分解法等，掌握各个科目的方法是大家应该学习的核心所在。优等生经验谈：听课时应注意学习老师解决问题的思考方法。同学们如果理解了老师的思路和过程，那么后面的结论自然就出现了，学习起来才能够举一反三，事半功倍。2022-9-28最新中小学教学课件712022-9-28最新中小学教学课件72谢谢欣赏！
