高三物理专题天体运动

高三物理 第5课时 天体运动问题
【专题考纲要求】
开普勒行星运动定律 I 级要求 计算不做要求
万有引力定律及其应用 II 级要求 地球表面附近，重力近似等于万有引力 第一、二、三宇宙速度 I 级要求 计算仅限于第一宇宙速度
【专题考点分析】
天体运动规律及万有引力定律的应用是江苏省高考每年必考内容，属于简单题，一般会结合我国的航天事业进行考查；在备考中要注重复习解答天体运动的两条思路、考查的知识点主要有：一、开普勒第三定律的初步理解；二、万有引力定律的理解和应用；三、宇宙航行活动中卫星的发射、运行、变轨等问题。

解决的方法主要有应用牛顿第二定律与圆周运动知识的结合，应用能量守恒定律等。

以近几年中国及世界空间技术和宇宙探索为背景的题目备受青睐，会形成新情景的物理试题。

【活动一】回顾开普勒行星运动定律内容及表达式（回归课本）
1、轨道定律：
2、面积定律：
3、周期定律： （对k 值的理解）
{真题再现}
1.[2016·江苏卷4分] 如图1­所示，两质量相等的卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动，用R 、T 、E k 、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有( )
A ．T A >T
B B ．E kA >E kB
C ．S A ＝S B
D .R 3A T 2A ＝R 3
B T 2B
【活动二】掌握解决天体运动问题的两个突破口
1、 =
2、 在忽略地球自转的情况下，重力近似等于万有引力
总结：
【活动三】人造地球卫星运行参量及发射、运行、变轨分析
一、人造卫星
1、最大环绕速度：最小环绕周期：
2、发射速度范围：
3、运行轨道特点：
二、人造地球同步卫星特点：
三、近地卫星的特点及第一宇宙速度推导
四、卫星运行参量：
卫星运行参量（向心加速度、绕行速度、角速度、周期）与半径的关系
a= v= ω= T=
总结：
{真题再现}
2.(2018·高考江苏卷)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动．与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是()
A.周期
B.角速度
C.线速度
D.向心加速度
3.(多选)(2017·高考江苏卷)“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空．与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约380 km的圆轨道上飞行，则其( )
A.角速度小于地球自转角速度
B.线速度小于第一宇宙速度
C.周期小于地球自转周期
D.向心加速度小
于地面的重力加速度
五、卫星变轨问题分析：
（1）实质：
（2）原理：
（3）过程分析：
运行半径较大的人造卫星的一般发射过程如图所示，先将卫星发射到离地面较近的圆轨道Ⅰ上，运行稳定后再启动火箭(或发动机)短暂(位置P )，由于速度，万有引力卫星做圆周运动所需向心力，卫星将沿椭圆轨道Ⅱ做运动，当卫星将沿椭圆轨道运动到椭圆轨道的远地点Q时，再次启动火箭短暂，卫星再次变轨绕圆轨道Ⅲ做匀速圆周运动．
（4）物理量分析：
v的大小关系：；T的大小关系：; a Ip、a IIp的大小关系：
E I、E II的大小关系：。

{真题再现}
4.(2019·高考江苏卷)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G.则()
A.v1>v2，v1＝GM
r B.v1>v2，v1>
GM
r
C.v1<v2，v1＝GM
r D.v1<v2，v1>
GM
r
5. (2010·江苏卷) 2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有()
A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B．在轨道Ⅱ上经过A的动能大于在轨道Ⅰ上经过A的动能
C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
6.(2019·高考天津卷)2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的“嫦娥四号”探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”．已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的()
A．周期为4π2r3
GM B．动能为
GMm
2R
C．角速度为Gm
r3D．向心加速度为
GM
R2。