高中物理新教材同步必修第二册课件+讲义 第7章 专题强化　天体运动的分析与计算

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高中物理新教材同步课件必修第二册高中物理新教材特点分析（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。第七章TIANTIYUNDONGDEFENXIYUJISUAN专题强化　天体运动的分析与计算探究重点 提升素养 / 专题强化练1.掌握处理星体绕中心天体做圆周运动的基本思路.2.掌握星体绕中心天体做圆周运动的物理量与轨道半径的关系.学习目标内容索引探究重点　提升素养Part　1一、天体运动参量的分析与计算1.一般卫星(或行星)的运动可看成匀速圆周运动，用描述天体运行的物理量表示出其所需向心力，并写出与万有引力的关系.导学探究2.请使用问题1中的关系式推导线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度an与轨道半径r的关系.导学探究3.随着轨道半径r的增大，v、ω、T、an如何变化？在同一圆轨道上运行的不同卫星，它们的v、ω、T、an有何特点？导学探究答案　卫星的轨道半径r越大，v、ω、an越小，T越大，即越远越慢.卫星的轨道半径r确定后，其相对应的线速度大小、角速度、周期和向心加速度大小是唯一的，与卫星的质量无关，即同一轨道上的不同卫星具有相同的周期、线速度大小、角速度和向心加速度大小.4.同一轨道上的同向绕行的两卫星是否有可能相撞？导学探究答案　不可能.同一轨道上的两卫星，线速度大小相等，相对静止，故不可能相撞.5.你知道“黄金代换公式”吗？说说这个公式的作用.答案　忽略自转时，mg＝ ，整理可得：GM＝gR2.在引力常量G和中心天体质量M未知时，可用gR2替换GM，GM＝gR2被称为“黄金代换公式”. (多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b的质量相等，且小于c的质量，则A.b所需向心力最小B.b、c的周期相同且大于a的周期C.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度例1√√√因卫星所需的向心力是由它们所受的万有引力提供的，即Fn＝则b所需向心力最小，A对； (2020·浙江7月选考)火星探测任务“天问一号”的标识如图所示.若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的A.轨道周长之比为2∶3B.线速度大小之比为C.角速度大小之比为D.向心加速度大小之比为9∶4例2√轨道周长C＝2πr，与半径成正比，故轨道周长之比为3∶2，故A错误； (2021·扬州市高一期末)2021年4月29日，天和核心舱的成功发射标志着中国空间站建设拉开了帷幕.若空间站质量为m，空间站距地面高度为h，地球半径为R，引力常量为G.地球表面重力加速度为g，求：(1)空间站受到地球引力的大小；例3(2)空间站环绕地球运行的周期；(3)空间站环绕地球运行的向心加速度大小.二、卫星相距“最近”“最远”问题两颗卫星在同一轨道平面内同向绕地球做匀速圆周运动，a卫星的角速度为ωa，b卫星的角速度为ωb.若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点正上方，相距最近，如图甲所示.当它们转过的角度之差Δθ＝π，即满足ωaΔt－ωbΔt＝π时，两卫星第一次相距最远，如图乙所示.当它们转过的角度之差Δθ＝2π，即满足ωaΔt－ωbΔt＝2π时，两卫星再次相距最近. (2021·江苏高邮中学高一期末)a、b两颗卫星均在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，a为近地卫星，b卫星离地面高度为3R，已知地球半径为R，表面的重力加速度为g，试求：(1)a、b两颗卫星周期分别是多少？例4(2)a、b两颗卫星速度之比是多少？答案　2(3)若某时刻两卫星正好同时通过赤道同一点的正上方，则至少经过多长时间两卫星相距最远？返回专题强化练Part　21.(2022·杭州市模拟)2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船与中国空间站“天和核心舱”完成自主对接.若对接前“神舟十三号”在较低圆轨道上运行，“天和核心舱”在较高圆轨道上运行，则A.“神舟十三号”运行的周期比“天和核心舱”的大B.“神舟十三号”运行的线速度比“天和核心舱”的大C.“神舟十三号”运行的角速度比“天和核心舱”的小D.“神舟十三号”所受的向心力比“天和核心舱”的大√1234567891011由ω＝ 可知“神舟十三号”运行的角速度比“天和核心舱”的大，故C错误；1234567891011由于“神舟十三号”的质量和“天和核心舱”的质量未知，所以无法比较向心力大小，故D错误.12345678910112.(2021·绍兴市高一期末改编)a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星.其中a、c的轨道相交于P点，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上.某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示，下列说法中正确的是A.a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B.b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C.a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度D.a、c存在在P点相撞的危险√12345678910111234567891011因a、c轨道半径相同，周期相同，由题图可知当c运动到P点时不会与a相撞，以后也不可能相撞，选项D错误.3.(多选)(2021·琼中中学高一期中)三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知mA＝mB＜mC，则对于三颗卫星的说法正确的是A.运行线速度大小关系为vA＞vB＝vCB.运行角速度关系为ωA>ωB＝ωCC.向心力大小关系为FA＝FB＜FCD.轨道半径与运行周期关系为√1234567891011√√由开普勒第三定律知，选项D正确.12345678910114.如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大√1234567891011甲、乙两卫星分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，万有引力提供各自做匀速圆周运动的向心力.由已知条件可得a甲＜a乙，T甲＞T乙，ω甲＜ω乙，v甲＜v乙，故选A.12345678910115.(多选)2021年10月16日，神舟十三号载人飞船发射取得圆满成功，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员送入太空.航天员进驻天和核心舱，开启了为期半年的在轨驻留，将开展机械臂操作、出舱活动、舱段转移等工作，进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术.天和核心舱距离地面的高度约400 km，绕地球的运动可近似为圆周运动，运动一周约1.5 h.已知引力常量为6.67×10－11 N·m2/kg2，地球半径约6 400 km.根据以上信息可估算出A.地球的质量 B.核心舱的运行速度C.核心舱所受地球的引力 D.核心舱所处位置的重力加速度√1234567891011√√设地球质量为M，核心舱质量为m，核心舱离地球表面高度为h，地球半径为r，核心舱绕地球运动的周期为T.故A、B、D正确；1234567891011由于核心舱的质量未知，所以不能求出核心舱所受地球的引力大小，故C错误.12345678910116.(2021·南宁市高一期末)2020年11月6日，全球首颗6G试验卫星“电子科技大学号”搭载“长征六号”运载火箭在太原卫星发射中心成功升空，并顺利进入预定轨道.该卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道到地面的距离等于地球半径的2倍，已知地球的半径为R.地球表面的重力加速度大小为g，忽略地球的自转.则下列说法正确的是1234567891011√12345678910117.(2021·重庆市区1月适应性测试)近地卫星绕地球的运动可视为匀速圆周运动，若其轨道半径近似等于地球半径R，运行周期为T，地球质量为M，引力常量为G，则1234567891011√123456789101112345678910118.(2021·辽宁实验中学高一月考)2020年7月23日，我国在文昌航天发射场，用“长征五号遥四”运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2 000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步.已知火星的两个卫星A和B，卫星的轨道可以看作是圆形的，卫星A轨道半径是卫星B轨道半径的n倍，则12345678910111234567891011√12345678910119.(多选)据报道，在太阳系之外，科学家发现了一颗最适宜人类居住的类地行星，它绕恒星橙矮星运行，被命名为“开普勒438b”.假设该行星与地球绕恒星均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳质量的q倍.则该行星与地球的√√1234567891011123456789101110.(2021·巴中市教研所高一期末)火星探测器“天问一号”于2020年7月23日在海南文昌发射升空，2021年2月成功进入火星停泊轨道.假设停泊轨道为距火星表面高为h的圆轨道，“天问一号”在该轨道上的环绕速度为v，火星半径为R，引力常量为G.求：(1)火星的质量；1234567891011(2)在火星表面附近沿圆轨道运行的卫星的周期.123456789101111.(2022·江苏木渎高级中学高一期中)2022年6月5日，我国成功发射神舟十四号载人飞船，3名航天员进驻核心舱.假设神舟十四号在飞行的过程中绕地球沿圆轨道运行，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船绕地球运行的周期为T，求：(1)飞船离地面的高度h；12345678910111234567891011(2)如图所示，卫星A与神舟十四号B在同一轨道平面，已知卫星A运行方向与B相同，A的轨道半径为B的2倍，某时刻A、B相距最近，则至少经过多长时间它们再一次相距最近.1234567891011返回