宇宙航行（二）学案-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docx

天下为己任 规矩成方圆 章节（题目） 宇宙航行学案 时间： 第七章 第4节 宇宙航行（二）学习目标：物理观念：知道卫星变轨及其方法，知道双星及其运动规律。科学思维：通过对卫星变轨及其方法，双星及其运动规律的学习，提高推理及分析能力。科学探究：通过对卫星变轨及其方法，双星及其运动规律的探究，提高探究能力科学态度与责任：培养认真严肃的科学态度，激发学生的热爱科技的热情。学习重点难点：重点：卫星变轨及其方法难点：双星及其运动规律学习任务：任务1：卫星变轨问题如图所示，发射同步卫星的一般程序是：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的转移轨道2，最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于P点，2、3相切于Q点，即椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步圆轨道上的Q点(1)力是改变物体运动状态的原因当卫星绕地球做匀速圆周运动时，万有引力F提供向心力，即Gm.当速度v突然改变时：若速度v突然减小，则Fm，卫星将做_(选填“离心”或“近心”)运动，轨迹变为椭圆；若速度v突然增大，则Fm，卫星将做_(选填“离心”或“近心”)运动，轨迹变为椭圆所以，卫星在近地圆轨道的P点点火_(选填“加速”或“减速”)进入椭圆形的转移轨道，在转移轨道的Q点点火_(选填“加速”或“减速”)进入同步轨道(2)设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在椭圆形转移轨道的近地点P点的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在同步轨道上的速率为v4，将这四个速度从大到小排序：_(3)设卫星在轨道1、2、3上运动的周期分别为T1、T2、T3，将这三个周期从小到大排序：_(4)设卫星在轨道1上经过P点时的加速度为a1P，在轨道2经过P、Q点时(非点火状态)的加速度分别为a2P、a2Q，在轨道3经过Q点时的加速度为a3Q，将这四个加速度从大到小排序：_总结：卫星变轨问题中相关物理量大小比较的结论(1)相切点处的速度：内(轨道)_外(轨道)_(均选填“大”或“小”)(2)绕同一中心天体的周期：内(轨道)_外(轨道)_(均选填“大”或“小”)(3)相切点处的万有引力：根据万有引力公式判断，与卫星自身_、卫星到中心天体的距离两个因素有关(4)相切点处的加速度(非点火状态)：根据万有引力公式和牛顿第二定律判断，与卫星到中心天体的距离有关，近_远_(均选填“大”或“小”)任务2：双星问题宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其他星球都较远，其他星球对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下，它们将围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，通常，我们把这样的两个星球称为“双星”如图所示。已知双星的质量分别为和，它们之间的距离为L，则两星向心力大小_（选填“相等”或“不相等”），双星的运行轨道半径r1:r2 = _。双星的运动周期T _，双星的总质量m1m2 。特点：（1）.两颗子星的向心力大小 （2）两颗子星的轨迹圆心相同，且两轨道半径之和等于 （3）两颗子星的运行周期 知识应用：1、我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统由数十顺卫星构成，目前已经向一带一路沿线国家提供相关服务。设想其中一颗人造卫星在发射过程中，原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动，如图所示，下列说法正确的是（）A在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的加速度不同B在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点的速度不同C卫星在轨道2的任何位置都具有相同的加速度D卫星在轨道1的运行周期等于在轨道2的运行周期2 、我国研制的“嫦娥三号”月球探测器于2013年12月1日发射成功，并成功在月球表面实现软着陆探测器首先被送到距离月球表面高度为H的近月轨道做匀速圆周运动，之后在轨道上的A点实施变轨，使探测器绕月球做椭圆运动，当运动到B点时继续变轨，使探测器靠近月球表面，当其距离月球表面附近高度为h（）时开始做自由落体运动，探测器携带的传感器测得自由落体运动时间为t，已知月球半径为R，万有引力常量为G。则下列说法正确的是（）A“嫦娥三号”的发射速度小于第一宇宙速度B探测器在近月圆轨道和椭圆轨道上的周期相等C“嫦娥三号”在A点变轨时，需减速才能从近月圆轨道进入椭圆轨道D月球的平均密度为3、如图、为由A、B两颗恒星组成的双星系统，A、B绕连线上一点O做圆周运动，测得A、B两颗恒星间的距离为L，恒星A的周期为T，其中一颗恒星做圆周运动的向心加速度是另一颗恒星的2倍，则错误的是（  ）A恒星B的周期为B恒星A的向心加速度是恒星B的2倍CA、B两颗恒星质量之比为DA、B两颗恒星质量之和为4、设两个黑洞、绕其连线上的点做匀速圆周运动，黑洞的质量大于黑洞的质量，万有引力常量为，则（）A黑洞的轨道半径大于黑洞的轨道半径B黑洞的线速度一定大于黑洞的线速度C若两个黑洞间的距离为，其运动周期为，则两个黑洞的总质量为D随着两个黑洞间的距离减小，其运动角速度减小4 高 一 年级 物理 学科 学案 制作人： 审核人： 学科网（北京）股份有限公司