資源簡介

章末核心素養提升
一、衛星的變軌問題
1.變軌過程(1)為了節省能量，在赤道上順著地球自轉方向發射衛星到圓軌道Ⅰ上，如圖所示。
(2)在A點(近地點)點火加速，由于速度變大，萬有引力不足以提供衛星在軌道Ⅰ上做圓周運動所需的向心力，衛星做離心運動進入橢圓軌道Ⅱ。
(3)在B點(遠地點)再次點火加速進入圓軌道Ⅲ。
2.變軌過程各物理量分析
(1)兩個不同軌道的“切點”處線速度v不相等，圖中vⅢ>vⅡB，vⅡA>vⅠ。
(2)同一個橢圓軌道上近地點和遠地點線速度大小不相等，從遠地點到近地點線速度逐漸增大。
(3)兩個不同軌道上的線速度v不相等，軌道半徑越大，v越小，圖中vⅠ>vⅢ。
(4)不同軌道上運行周期T不相等。根據開普勒第三定律＝k知，內側軌道的周期小于外側軌道的周期，圖中TⅠ(5)兩個不同軌道的“切點”處加速度a相同，圖中aⅢ＝aⅡB，aⅡA＝aⅠ。
例1 (2024·湖北卷，4)太空碎片會對航天器帶來危害。設空間站在地球附近沿逆時針方向做勻速圓周運動，如圖中實線所示。為了避開碎片，空間站在P點向圖中箭頭所指徑向方向極短時間噴射氣體，使空間站獲得一定的反沖速度，從而實現變軌。變軌后的軌道如圖中虛線所示，其半長軸大于原軌道半徑。則(　　)
A.空間站變軌前、后在P點的加速度相同
B.空間站變軌后的運動周期比變軌前的小
C.空間站變軌后在P點的速度比變軌前的小
D.空間站變軌前的速度比變軌后在近地點的大
訓練1 (2024·廣東湛江高一期末)2024年4月26日，神舟十八號載人飛船與“天和核心艙”完成對接，航天員進入“天和核心艙”。對接過程的示意圖如圖所示，“天和核心艙”處于半徑為r3的圓軌道Ⅲ；神舟十八號飛船處于半徑為r1的圓軌道Ⅰ，運行周期為T1，通過變軌操作后，沿橢圓軌道Ⅱ運動到B處與“天和核心艙”對接。則神舟十八號飛船(　　)
A.由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ需在A點減速
B.沿軌道Ⅱ運行的周期為T2＝T1
C.在軌道Ⅰ上A點的加速度大于在軌道Ⅱ上A點的加速度
D.在軌道Ⅲ上B點的線速度大于在軌道Ⅱ上B點的線速度
二、飛船的對接問題
1.低軌道飛船與高軌道空間站對接如圖甲所示，低軌道飛船通過合理地加速，沿橢圓軌道(做離心運動)追上高軌道空間站與其完成對接。
2.同一軌道飛船與空間站對接如圖乙所示，后面的飛船先減速降低高度，再加速提升高度，通過適當控制，使飛船追上空間站時恰好具有相同的速度。
例2 (多選)(2024·廣東廣州高一期中)2024年1月18日，天舟七號貨運飛船采用快速交會對接技術，順利與在軌運行的天和核心艙進行交會對接。對接前，天舟七號貨運飛船繞地球做橢圓運動，近地點A和遠地點B如圖所示；天和核心艙在離地球表面一定高度處做勻速圓周運動。若對接地點在橢圓軌道的遠地點B處，下列說法正確的是(　　)
A.天舟七號在A點的運行速度小于在B點的運行速度
B.天舟七號分別沿橢圓軌道和圓軌道運行時，經過B點的加速度大小相等
C.天和核心艙的線速度小于地球赤道上物體隨地球自轉的線速度
D.天舟七號在B點點火加速，才能與天和核心艙順利完成對接
訓練2 (2024·廣東汕頭高一期末)天宮空間站的夢天實驗艙與天和核心艙成功對接，對接前夢天實驗艙處于比空間站更低的圓軌道，對接后“結合體”仍在原空間站軌道運行，下列說法正確的是(　　)
A.夢天實驗艙的運行速度大于第一宇宙速度
B.天宮空間站運行的角速度大于夢天實驗艙
C.夢天實驗艙可通過減速變軌，與天宮空間站完成對接
D.夢天實驗艙對接后周期變大
章末核心素養提升
知識網絡構建
　G　　7.9　11.2　16.7
核心素養提升
例1 A　[變軌前、后，根據a＝可知，空間站在P點加速度相同，A正確；由于變軌后的軌道半長軸大于變軌前的軌道半徑，則根據開普勒第三定律可知，空間站變軌后的運動周期比變軌前的大，B錯誤；變軌時，空間站噴氣加速，因此變軌后其在P點的速度比變軌前的大，C錯誤；變軌后，空間站在近地點的速度最大，大于變軌后在P點的速度，結合C項分析可知，變軌后空間站在近地點的速度大于變軌前的速度，D錯誤。]
訓練1 D　[由低軌道進入高軌道需要點火加速，所以由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ需在A點加速，故A錯誤；根據開普勒第三定律，有eq \f(r,T)＝，解得T2＝T1，故B錯誤；由萬有引力定律可知，飛船在軌道Ⅰ、Ⅱ上A點所受合外力相同，加速度也相同，故C錯誤；由軌道Ⅱ進入軌道Ⅲ需在B點加速，所以在軌道Ⅲ上B點的線速度大于在軌道Ⅱ上B點的線速度，故D正確。]
例2 BD　[根據開普勒第二定律可知，天舟七號在A點的運行速度大于在B點的運行速度，故A錯誤；由萬有引力充當向心力可得a＝，可知離中心天體的距離相同的情況下，加速度大小相等，故B正確；由萬有引力充當向心力可得v＝，易知軌道半徑越大，線速度越小，天和核心艙的軌道半徑小于同步衛星的軌道半徑，則可知，天和核心艙的線速度大于同步衛星的線速度，又同步衛星的角速度與地球自轉的角速度相等，而根據v＝ωR可知，同步衛星的線速度要大于地球赤道上隨地球一起自轉的物體的線速度，由此可知天和核心艙的線速度大于地球赤道上物體隨地球自轉的線速度，故C錯誤；要實現天舟七號與天和核心艙的對接，必須在B點點火加速，實現由低軌道向高軌道的變軌，才能與天和核心艙順利完成對接，故D正確。]
訓練2 D　[根據萬有引力提供向心力，有G＝m＝mω2r＝mr，解得v＝，ω＝，T＝2π，由此可知，軌道半徑越大，線速度越小，角速度越小，周期越大，即夢天實驗艙的運行速度小于第一宇宙速度(近地衛星運行速度)，天宮空間站運行的角速度小于夢天實驗艙運行的角速度，夢天實驗艙與空間站對接后周期變大，故A、B錯誤，D正確；夢天實驗艙減速時做近心運動，其軌道高度降低，不能與天宮空間站完成對接，故C錯誤。](共17張PPT)
章末核心素養提升
第三章　萬有引力定律
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
知識網絡構建
1
7.9
11.2
16.7
核心素養提升
2
一、衛星的變軌問題
1.變軌過程
(1)為了節省能量，在赤道上順著地球自轉方向發射衛
星到圓軌道Ⅰ上，如圖所示。
(2)在A點(近地點)點火加速，由于速度變大，萬有引力不足以提供衛星在軌道Ⅰ上做圓周運動所需的向心力，衛星做離心運動進入橢圓軌道Ⅱ。
(3)在B點(遠地點)再次點火加速進入圓軌道Ⅲ。
A
例1 (2024·湖北卷，4)太空碎片會對航天器帶來危害。設空間站在地球附近沿逆時針方向做勻速圓周運動，如圖中實線所示。為了避開碎片，空間站在P點向圖中箭頭所指徑向方向極短時間噴射氣體，使空間站獲得一定的反沖速度，從而實現變軌。變軌后的軌道如圖中虛線所示，其半長軸大于原軌道半徑。則(　　)
A.空間站變軌前、后在P點的加速度相同
B.空間站變軌后的運動周期比變軌前的小
C.空間站變軌后在P點的速度比變軌前的小
D.空間站變軌前的速度比變軌后在近地點的大
D
訓練1 (2024·廣東湛江高一期末)2024年4月26日，神舟十八號載人飛船與“天和核心艙”完成對接，航天員進入“天和核心艙”。對接過程的示意圖如圖所示，“天和核心艙”處于半徑為r3的圓軌道Ⅲ；神舟十八號飛船處于半徑為r1的圓軌道Ⅰ，運行周期為T1，通過變軌操作后，沿橢圓軌道Ⅱ運動到B處與“天和核心艙”對接。則神舟十八號飛船(　　)
二、飛船的對接問題
1.低軌道飛船與高軌道空間站對接如圖甲所示，低軌道飛船通過合理地加速，沿橢圓軌道(做離心運動)追上高軌道空間站與其完成對接。
2.同一軌道飛船與空間站對接如圖乙所示，后面的飛船先減速降低高度，再加速提升高度，通過適當控制，使飛船追上空間站時恰好具有相同的速度。
BD
例2 (多選)(2024·廣東廣州高一期中)2024年1月18日，天舟七號貨運飛船采用快速交會對接技術，順利與在軌運行的天和核心艙進行交會對接。對接前，天舟七號貨運飛船繞地球做橢圓運動，近地點A和遠地點B如圖所示；天和核心艙在離地球表面一定高度處做勻速圓周運動。若對接地點在橢圓軌道的遠地點B處，下列說法正確的是(　　)
A.天舟七號在A點的運行速度小于在B點的運行速度
B.天舟七號分別沿橢圓軌道和圓軌道運行時，經過B點的加速度大小相等
C.天和核心艙的線速度小于地球赤道上物體隨地球自轉的線速度
D.天舟七號在B點點火加速，才能與天和核心艙順利完成對接
D
訓練2 (2024·廣東汕頭高一期末)天宮空間站的夢天實驗艙與天和核心艙成功對接，對接前夢天實驗艙處于比空間站更低的圓軌道，對接后“結合體”仍在原空間站軌道運行，下列說法正確的是(　　)
A.夢天實驗艙的運行速度大于第一宇宙速度
B.天宮空間站運行的角速度大于夢天實驗艙
C.夢天實驗艙可通過減速變軌，與天宮空間站完成對接
D.夢天實驗艙對接后周期變大

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