《【课件】第七章万有引力与宇宙航天专题2：天体中的追及相遇问题高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【课件】第七章万有引力与宇宙航天专题2：天体中的追及相遇问题高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、首先要突出说明的是选题的现实价值，每一个研究的目的都是为了指导现实生活，一定要讲清本选题的研究有什么实际作用、解决什么问题；其次再写课题的理论和学术价值。专题：天体中的追及相遇问题第七章第七章 万有引力与宇宙航天万有引力与宇宙航天导入新课木星冲日时，地球位于木星和太阳之间，并且每隔一段时间就会重新在一条直线上，针对这种天体现象我们如何进行分析？B导入新课天体的追及相遇01一、模 型 建 构在天体运动的问题中，我们常遇到一些这样的问题。比如，A、B两天体都绕同一中心天体做圆周运动，某时刻A、B相距最近，问A、B下一次相距最近或最远需要多少时间，或“至少”需要多少时间等问题。而对于此类问题的解决和
2、我们在直线运动中的追及相遇问题在思维而对于此类问题的解决和我们在直线运动中的追及相遇问题在思维有上一些相似的地方，故我们也常说成有上一些相似的地方，故我们也常说成“天体的追及与相遇天体的追及与相遇 ”。B二、问 题 情 景 1：相 距 最 近如图，如图，两天体的两天体的运转方向相同运转方向相同，且位于和，且位于和中心连线半径的同侧，此时两天体相距最中心连线半径的同侧，此时两天体相距最近。近。求经过多长时间求经过多长时间t t二者会再次相距二者会再次相距最最近近？设处于内轨道的A天体周期为T1，处于外轨道的B天体周期为T2，当t满足下列式子时二者相距最近：或或B三、问 题 情 景 2：相 距 最
3、 远如图，如图，两天体的运转方向相同，且位于和中两天体的运转方向相同，且位于和中心连线半径的同侧，此时两天体相距最近。心连线半径的同侧，此时两天体相距最近。求经过多长时间求经过多长时间t t二者会再次相距二者会再次相距最远最远？或或B设处于内轨道的设处于内轨道的A A天体天体周期为周期为T T1 1，处于外轨道的，处于外轨道的B B天体天体周期为周期为T T2 2，当当t t满足下列式子时二者相距最远：满足下列式子时二者相距最远：四、总 结3.3.轨道平面不重合时，两天体只有在同一时刻位于中心天体同一侧轨道平面不重合时，两天体只有在同一时刻位于中心天体同一侧的同一直线上时发生相遇。的同一直线上
4、时发生相遇。典例分析02【例题】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a，b卫星的角速度为b.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。那么两卫星再次相距最近再次相距最近的时间是多少？【例题】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a，b卫星的角速度为b.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。那么两卫星再次相距最近再次相距最近的时间是多少？【例题】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a，b卫星的角速度为b.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。那么两卫星第一次相距最远
5、第一次相距最远的时间是多少？【例题】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a，b卫星的角速度为b.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。那么两卫星第一次相距最远第一次相距最远的时间是多少？【例例题题】某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆.每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示。该行星与地球的公转半径之比为多少？解：解：地球的周期为1年，每过N年，地球转了N圈。地球的角速度大于行星的角速度。每过N年，地球会比行星多转1圈，即行星N年转了N-1圈。行星的周期为N/(N-1)年。由开普勒第三定律可得：【例题例题】2018年7月27日发生火星
6、冲日现象，我国整夜可见，火星冲日是指火星、地球和太阳几乎排列在同一条直线上，地球位于太阳与火星之间，此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮且易于观察。地球和火星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，火星公转轨道半径为地球公转轨道半径的1.5倍，则()A地球的公转周期比火星的公转周期小B地球的运行速度比火星的运行速度小C火星冲日现象每年都会出现D地球与火星的公转周期之比为AD检 测031如图所示，有A、B两个行星绕同一恒星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遇（即两行星距离最近），则()A经过时间，两行星将第二次相遇B经过时间，两
7、行星将第二次相遇C经过时间，两行星第一次相距最远D经过时间，两行星第一次相距最远【分析】人造卫星在不同的轨道上运动，先求出角速度，再一次追上B多转动一圈，多转动半圈时相距最远解：A、B多转动一圈时，第二次追上，有C、D、多转动半圈时，第一次相距最远，有故选：BC。22021年9月20日，“天舟三号”货运飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于空间站“天和”核心舱后向端口。假如开始对接前空间站和货运飞船都在沿逆时针方向做匀速圆周运动，其轨道如图所示，开始对接后，货运飞船变轨，从空间站后方以大于空间站的速度与之对接，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A对接前，货运飞船做匀速圆周运动的速度大于空间站做
8、匀速圆周运动的速度B对接前，货运飞船做匀速圆周运动的周期大于空间站做匀速圆周运动的周期C货运飞船只有加速才能与空间站对接D对接后组合体的速度大于第一宇宙速度【分析】根据万有引力提供向心力得出速度与轨道半径的关系，从而比较大小；货运飞船做离心运动才能向高轨道变轨；第一宇宙速度是最大的环绕速度。AB设地球质量为M，质量为m的物体绕地球做轨道半径为r、速度为V、周期为T的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有根据以上两式可知，对接前，货运飞船做匀速圆周运动的速度大于空间站做匀速圆周运动的速度，货运飞船做匀速圆周运动的周期小于空间站做匀速圆周运动的周期，故A正确C货运飞船要与空间站对接需要加速，从而做离心运
9、动到达空间站所在轨道，故C正确；D第一宇宙速度是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，对接后组合体的轨道半径大于地球半径，其速度小于第一宇宙速度，故D错误。【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，以及知道随着高度的升高，加速度减小，运动行越慢。3“神舟十号”与“天宫一号”多次成功实现交会对接.如图所示，交会对接前“神舟十号”飞船先在较低圆轨道1上做圆周运动，在适当位置经变轨后与圆轨道2上运动的“天宫一号”对接.MQ两点在轨道1上，P点在轨道2上，三点连线过地心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速.下列关于“神船十号”变轨过程的描述，正确的是（）A“神船十号”在M点加速
10、，则一定会在P点与“天宫一号”相遇B“神船十号”可以与“天宫一号”同轨加速追及C“神船十号”在轨道1上M点的加速度小于在轨道2上P的加速度D“神舟十号”变轨后的运行周期大于变轨前的运行周期A神舟十号与天宫一号实施对接，需要神舟十号抬升轨道，即神舟十号开动发动机加速做离心运动使轨道高度抬长与天宫一号实现对接，故“神舟十号”在M点加速，可以在P点与“天宫一号”相遇，但不是一定会在P点与“天宫一号”相遇，故A错误；BC卫星绕地球做圆周运动向心力由万有引力提供，故有所以卫星轨道高度越大线速度越小，“神舟十号”在M点经一次加速后绕椭圆轨道运动到P点，再经过一次加速过程，由椭圆轨道变成圆轨道，即进而2轨道
11、，神船十号”在轨道1上M点的加速度大于在轨道2上P的加速度。故BC错误；D根据知轨道半径越大，周期越大，所以“神舟十号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行周期，故D正确。4我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，是应用长征五号运载火箭送入地火转移轨道。火星距离地球最远时有4亿公里，最近时大约0.55亿公里。由于距离遥远，地球与火星之间的信号传输会有长时间的时延。当火星离我们最远时，从地球发出一个指令，约22分钟才能到达火星。为了节省燃料，我们要等火星与地球之间相对位置合适的时候发射探测器。受天体运行规律的影响，这样的发射机会很少。为简化计算，已知火星的公转周期约是地球公转周期的1.9倍，认为地
12、球和火星在同一平面内、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运动，如图所示。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（）A地球的公转线速度大于火星的公转线速度B当火星离地球最近时，地球上发出的指令需要约13分钟到达火星C若火星运动到B点、地球恰好在A点时发射探测器，则探测器沿椭圆轨道运动到C点时，恰好与火星相遇D下一个发射时机需要再等约2.1年A设太阳质量为M，行星质量为m，轨道半径为r，根据由于地球的轨道半径小于火星的轨道半径，可知地球的公转线速度大于火星的公转线速度，A正确；B当火星离地球最近时，地球上发出的指令到达火星的时间C根据开普勒第三定律有由于探测器轨道的半长轴小于火星轨道的半径，可知则如果火星运动到B点、地球恰好在A点时发射探测器，那么探测器将沿轨迹AC先运动到C点，此时火星还没有达到C点，两者并不能恰好在C点相遇，C错误；D根据题意，两者相距最近时，恰好是一次发射机会，设到达下一次机会的时间为，则有故选AD