新高三物理高考冲刺之常见模型-嫦娥一号卫星.doc

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1、新物理高考冲刺之常见模型-嫦娥一号卫星案语：以“嫦娥一号”卫星和“神舟”系列卫星的发射为背景，构建天体运动模型命题考查万有引力定律和宇宙航行方面的物理知识，是近年来高考命题的热点，这也代表了新课程标准的改革理念。鉴于高考命题的这一特点及新课标的新理念，笔者认为考生有必要在考前熟悉这一常见模型，吃透高考对这一部分内容的命题思路及方向。下文是笔者的教案总结，里面参考了近年来的高考真题及全国各地名校试题。背景：人类对月球的探测活动，可以划分为“探”、“登”、“驻（住）”三个阶段，“探”是指对月球情况进行近距离或者

2、有接触的无人探测，我国的月球探测工程属于无人探测阶段，也称为“嫦娥工程”，规划为三期实施，简称为“绕、落、回”三步走：第一期绕月工程将发射探月卫星“嫦娥一号”，对月球表面环境、地形、地质构造与物理场进行探测；第二期工程目标是研制和发射航天器，使其降落在月球上进行探测和自动巡察，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数；第三期工程目标是研制和发射小型采样返回舱、月表采样器、机器人操作臂等，采集关键性样品返回地球，对着陆区进行考察，为下一步载人登月探测、建立月球前哨站的选址提供数据资料。其中2007年我

3、国成功发射的首颗月球探测卫星“嫦娥一号”实现了第一步“绕”，也就是嫦娥工程的第一期工程——绕月探测工程.资料一：2007年10月24日，我国成功地发射了“嫦娥一号”探月卫星，其轨道示意图如图1示.卫星进入地球轨道后还需要对卫星进行10次点火控制.第一次点火，抬高近地点，将近地点抬高到约600km，第二、三、四次点火，让卫星不断变轨加速，经过三次累积，卫星加速到11.0km/s的速度进入地月转移轨道向轨道І24h轨道48h轨道16h轨道图1轨道Ш地月转移轨道轨道ПPQ月球飞去.后6次点火的主要作用是修正飞行方

4、向和被月球捕获时的紧急刹车,最终把卫星送入离月面200km高的工作轨道(可视为匀速圆周运动).一、开普勒定律1.估算速度的大小例1假设嫦娥一号绕月球沿椭圆轨道运行，它距离月球最近的距离为，它距离月球最近的距离为.若嫦娥一号距离月球最近距离时的速度为，问：（1）嫦娥一号距离月球最远距离时的速度大小.用心爱心专心（2）距离月球最近时的速度与距离月球最远距离时的速度哪个大些？ABRvvB【解析】（1）根据开普勒第二定律，嫦娥一号绕月球沿椭圆轨道运动时，它和月球的连线在相等的时间内扫过的面积相等.如图2所示，设嫦娥

5、一号距离月球最远距离时的速度大小为.分别以嫦娥一号距离月球最近的距离与距离月球最远的距离为中心，取一个很短的时间，在该时间内扫过的面积如图中的两个曲边三角形所示.由于时间极短，可把这段时间内的运动看成匀速率运动，从而有.所以，嫦娥一号距离月球最远距离时的速度大小为.（2）因为距离月球最近的距离小于它距离月球最近的距离，即，则，所以距离月球最近时的速度大些.点评：根据开普勒第二定律，行星在近日点时的速度最大，在远日点时的速度最小，即行星从近日点到远日点的过程是减速过程，从远日点到近日点的过程是加速过程.开普勒

6、行星运动定律不仅适用于行星绕太阳转，也适用于卫星绕其他星球转.2.估算时间例2假设我国在实现卫星绕月之后，又实现了第二期工程目标，即发射了航天器着陆到月球上。航天器抵达月球的表面时，先绕月球做半径为R的圆周运动，假设其运行周期为T。当航天器快运动到A点时地面控制中心将发出指令，使其速率降低到适当数值，从而使航天器沿着以月心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和月球表面在B点相切，如图2所示，这样就可实现航天器在月球的表面登陆。如果月球半径为R0，求飞船由A点到B点所需要的时间。解析：飞船沿椭圆轨道返回地面，由图可知，

7、飞船由A点到B点所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，由开普勒第三定律可以求解。设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T’，椭圆轨道的半长轴为，根据开普勒第三定律有，解得：。所以飞船由A点到B点所需要的时间为：点评：用心爱心专心在同一天体系统中，绕中心天体运动的“卫星”无论在圆轨道上运行，还是在椭圆轨道上运行，都符合开普勒第三定律，而圆轨道与椭圆轨道虽然在A点相切，但椭圆轨道的半长轴并不等于圆轨道的半径，a=，由此可列方程求解.资料二：北京时间2009年3月1日16时13分10秒，嫦娥一号卫星在北京航天飞行

8、控制中心科技人员的精确控制下，准确落于月球东经52.36度、南纬1.50度的预定撞击点。至此，在经历了长达494天的飞行后，静谧、遥远的月球土地终于成为这位中国首个“月球使者”的生命最后归宿。而随着此次“受控撞月”的准确实施，中国探月一期工程也宣布完美落幕。与此同时，中国探月二期工程正紧张进行.二、计算天体的质量1.已知天体表面的重力加速度（以测月球质量为例）例3(09年潍坊一中检测卷)“嫦娥一号”卫星发射过程先