1. 天体运动教案1

二轮复习专题一《天体运动和人造卫星》教学设计

节次

教

学

目

标

重点

与

难点

教学

准备

新

课

导

入

1 授课教师

李桂杏

授课班级

158 1.星体表面上的重力加速度问题

2.卫星运动参量的分析和计算

3.近体卫星、赤道上物体及同步卫星的运动问题

4.卫星变轨及航天器的接轨问题

教学重点 1.卫星运动参量的分析和计算

2.近体卫星、赤道上物体及同步卫星的运动问题

教学难点 1.卫星运动参量的分析和计算

1、多媒体幻灯片。

引入课题：

总课时数

1

当前课时

1 一、板书课题

二、出示目标

三、新授课

（一）近两年高考物理部分细目表

题型

题号

分值

模型、考点

选择题（2017年全国Ⅱ卷） 19 选择题（2017年全国Ⅲ卷）

14 选择题（2016年全国Ⅲ卷 14 6 6 6 天体运动、开普勒定律、功和能 天体对接、运行 开普勒定律 教

学

过

程

（二）高考常考知识点

1、星体表面上的重力加速度问题

（1）地球表面附近的重力加速度g (不考虑地球自转) （2）地球上空距地心r＝R＋h

处的重力加速度g′

（3）其他星球上的加速度

可参考地球上的情况做相应分析

例1. 假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为( ) A.1- B.1+ C.()2 D.()2

学生依据教师设置的问题结题。

（1）图中灰色部分底壳对矿井底部有没有引力？哪部分对矿井底部有引力？

（2）用哪个公式计算重力加速度？

（3）求矿底的加速度时，公式中的M是哪部分的质量？

（4）矿井底部的重力加速度如何表示？

（5）地球表面的重力加速度？

2.卫星运行参量的分析与计算

（1）利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路

天体(或卫星)的运动



质点的匀速圆周运动

Mmv24π2

2G2＝m＝mωr＝m2r＝ma

rT

rGMm

mg＝R2(g为星体表面处的重力加速度) 2）卫星的线速度、角速度、加速度、周期与轨道半径的关系

1112223a∝

v∝

ω∝23

T∝r

rrr例2.如图所示,若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动,a、b到地心O的距离分别为r1、r2,线速度大小分别为v1、v2,则(

)

3.近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题

（1）三类卫星匀速圆周运动的比较

(4)动力学规律：

a.近地卫星和同步卫星都只由万有引力充当向心力．

b.赤道上的物体由万有引力和地面支持力的合力充当向心力，它的运动规律不同于卫星的运动规律．

例3.多选)如图所示,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.vB>vA>vC

4.卫星变轨及航天器的接轨问题

B.ωA>ωB>ωC

C.FA>FB>FC

D.TA=TC>TB

例4某载人飞船运行的轨道示意图如图所示，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min。关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是 （）

A．飞船在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等

B．飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的速度

C．轨道2的半径小于地球同步卫星的轨道半径

D．飞船在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运行经过P点的加速度

四、课堂小结

【练习1】如图所示，A为近地气象卫星，B为远地通讯卫星，假设它们都绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R，卫星A距地面高度可忽略不计，卫星B距地面高度为h，不计卫星间的相互作用力。则下列说法正确的是(

) A.若两卫星质量相等，发射卫星B需要的能量少

R3B.卫星A与卫星B运行周期之比为

（R＋h）3R＋hC.卫星A与卫星B运行的加速度大小之比为R

R＋hD.卫星A与卫星B运行速度大小之比为R

课堂

练习

【练习2】(2017四川宜宾模拟)如图所示,a为放在地球赤道上随地球一起转动的物体,b为处于地球表面附近的卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星。若a、b、c、d的质量相同,地球表面附近的重力加速度为g。下列说法正确的是(

)

A.b卫星转动的线速度大于7.9 km/s

B.a、b、c、d的周期大小关系为Ta

C.a和b的向心加速度都等于重力加速度g D.在b、c、d中,b的动能最大,d的机械能最大

【练习3】近年来,火星探索计划不断推进。如图所示,载人飞行器从地面发射升空,经过一系列的加速和变轨,在到达“近火星点”Q时,需要及时制动,使其成为火星的卫星。之后,又在绕火星轨道上的“近火星点”Q经过多次制动,进入绕火星的圆形工作轨道Ⅰ,最后制动,实现飞行器的软着陆,到达火星表面。下列说法正确的是( )

A.飞行器在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上均绕火星运行,所以具有相同的机械能 B.由于轨道Ⅰ与轨道Ⅱ都是绕火星运行,因此飞行器在两轨道上运行具有相同的周期 C.飞行器在轨道Ⅲ上从P到Q的过程中火星对飞行器的万有引力做正功 D.飞行器经过轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上的Q时速率相同

1.万有引力相关计算

Mmv24π2

2G2＝m＝mωr＝m2r＝ma

rr

TGMm

mg＝(g为星体表面处的重力加速度) R22.

卫星的线速度、角速度、加速度、周期与轨道半径的关系

111a∝

2

v2∝

ω2∝3

T2∝r3

rrr3.

三类卫星匀速圆周运动的比较

(1)轨道半径：r同>r近＝r物

(2)运行周期：T近

(3)向心加速度：a近>a同>a物．

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