高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行评课ppt课件

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迁移交汇破疑难　 一、天体运动中四组易混概念的比较1．两个半径——天体半径和卫星轨道半径(1)天体半径R：在中学物理中通常把天体看成一个球体，天体半径就是球的半径，反映了天体的大小。(2)卫星轨道半径r：卫星绕中心天体做圆周运动的轨道圆的半径。[特别提醒]当卫星贴近天体表面运动时，可近似认为r＝R。　　　　
2．三种速度——运行速度、发射速度和宇宙速度
解析：11.2 km/s是卫星脱离地球引力束缚的发射速度，而静止卫星仍然绕地球运动，故A错误；7.9 km/s(第一宇宙速度)是近地卫星的环绕速度，也是卫星做圆周运动最大的环绕速度，静止卫星运动的线速度一定小于第一宇宙速度，故B错误；P点是椭圆轨道Ⅰ上的近地点，故卫星在P点的速度大于在Q点的速度，卫星在轨道Ⅰ上的Q点做向心运动，只有加速后才能沿轨道Ⅱ运动，故C、D正确。答案：CD　
二、近地卫星、静止卫星与赤道上物体的比较
4．(2022·吉林延边期末)(多选)设想在赤道上建造如图甲所示的“太空电梯”，宇航员可通过竖直的电梯直通太空站。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系。关于相对地面静止在不同高度的宇航员，下列说法正确的有(　　)
A．随着r增大，宇航员的线速度增大B．图中r0为地球静止卫星的轨道半径C．宇航员在r＝R处的线速度等于第一宇宙速度D．随着r增大，宇航员感受到“重力”也增大解析：相对地面静止在不同高度的宇航员，地球自转角速度不变，根据v＝ωr可知，宇航员的线速度随着r的增大而增大，故A正确；当r＝r0时，引力加速度正好等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的静止卫星，即r0为地球静止卫星的轨道半径，故B正确；宇航员在r＝R处是在地面上，除了受到万有引力还受到地面的支持力，线速度远小于第一宇宙速度，故C错误；
从两个星体的位置在中心天体同侧且与中心天体共线时开始计时，内侧轨道的星体所转过的圆心角与外侧轨道的星体所转过的圆心角之差：(1)等于2π的整数倍时就是相距最近的时刻，即ω内t－ω外t＝k·2π ，k＝1,2,3，…(2)等于π的奇数倍时就是相距最远的时刻，即ω内t－ω外t＝(2k－1)·π ，k＝1,2,3，…
典例　(多选)如图所示，有A、B两颗行星绕同一颗恒星O做圆周运动，旋转方向相同。A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，在某一时刻两行星第一次相距最近，下列判断正确的是 (　　)
6．(多选)天文爱好者熟知的“土星冲日”现象是指土星和太阳正好分别处在地球的两侧，三者几乎成一条直线。该天象每378天发生一次，土星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨道都近似为圆，地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知，根据以上信息可求出 (　　)
A．土星质量B．地球质量C．土星公转周期D．土星和地球绕太阳公转速度之比
创新应用提素养一、飞船对接问题1．低轨道飞船与高轨道空间站对接如图甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接。
2．同一轨道飞船与空间站对接如图7-7乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度。
【针对训练】7．我国发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。已知对接轨道处所处的空间存在极其稀薄的空气，下列说法正确的是 (　　)
A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙 速度之间B．如不加干预，在运行一段时间后，组合体的速率会增加C．先让天舟一号进入较高的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接D．航天员在睡觉时处于平衡状态
8．我国先发射了天宫二号空间实验室，之后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
解析：若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速，则飞船将做离心运动，不能实现对接，故A错误；若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，则空间实验室将做近心运动，不能实现对接，故B错误；要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，故C正确；若飞船在比空间实验室半径小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，故D错误。答案：C
二、天体运动与运动学知识的综合关于万有引力定律的应用考查，也常与抛体运动综合命题。在地球上所有只在重力作用下的运动形式：如自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、斜抛运动等，其运动规律和研究方法同样适用于在其他星球表面的同类运动的分析，要特别注意在不同的天体上重力加速度一般不同。