新课标2012届高考物理总复习配套课件4-5课时5人造卫星宇宙速度.ppt

课时5 人造卫星 宇宙速度,知识点一 人造卫星 知识回顾 基本特征：把天体运动看成是匀速圆周运动，其所需的向心力由天体间的万有引力提供 表达式：应用万有引力定律分析天体运动的方法,要点深化 1三个近似 近地卫星贴近地球表面运行，可近似认为做匀速圆周运动的半径等于地球半径；在地球表面随地球一起自转的物体可近似认为其重力等于地球对它的万有引力；天体的运动轨道可近似看作圆轨道,注意：1.a、v、T是相互联系的，其中一个量发生变化，其他各量也随之发生变化 2a、v、T皆与卫星的质量无关，只由轨道半径r和中心天体的质量M决定 3人造卫星的轨道圆心一定与地心重合,答案：BD,知识点二 宇宙速度 知识回顾 1第一宇宙速度(环绕速度) 指人造卫星近地环绕速度，它是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，是人造卫星的最小发射速度其大小为v1 km/s.,7.9,2第二宇宙速度(脱离速度) 在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度其大小为v2 km/s. 3第三宇宙速度(逃逸速度) 在地面上发射物体，使之能够脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度其大小为v3 km/s.,11.2,16.7,要点深化 1第一宇宙速度的理解和推导 由于在人造卫星的发射过程中，火箭要克服地球的引力做功，所以将卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大，故人造卫星的最小发射速度对应将卫星发射到近地表面运行，此时发射时的动能全部转化为绕行的动能而不需要转化为重力势能,注意：(1)三个宇宙速度指的是发射速度，不能理解成运行速度 (2)第一宇宙速度既是最小发射速度，又是最大运行速度,基础自测 1990年5月，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2 752号小行星命名为吴健雄星，其直径2R32 km.如该小行星的密度和地球的密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？(已知地球半径R06 400 km，地球的第一宇宙速度v18 km/s),答案：20 m/s,知识点三 同步卫星 知识回顾 概念：相对地面 的卫星称为同步卫星 基本特征：周期为地球自转周期T ；轨道在赤道平面内；运动的角速度与地球的自转角速度 ；高度h一定；轨道和地球赤道为共面同心圆；卫星运行速度一定,静止,24 h,相同,注意：1.一般卫星的周期、线速度等可比同步卫星大，也可比同步卫星小，但线速度不超过v7.9 km/s. 2一般卫星的轨道是任意的，同步卫星的轨道在赤道平面内但无论是一般卫星还是同步卫星，其轨道平面一定通过地球的球心,基础自测 2009年4月15日零时16分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道这次发射的北斗导航卫星，是中国北斗卫星导航系统建设计划中的第二颗组网卫星，是地球同步静止轨道卫星该卫星在预定轨道正常运行时，下列说法正确的是( ),A它一定位于赤道的上空 B它可能经过北京上空 C其周期为1个月 D它的线速度大于7 900 m/s 解析：根据题意可知，该卫星为地球同步卫星，其周期为24小时，所以该卫星一定位于赤道的上空，不可能经过北京上空，它的线速度一定小于第一宇宙速度(7 900 m/s)所以只有选项A正确 答案：A,题型一 描述人造卫星的各物理量与轨道半径的关系 例1 有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1r241，求这两颗卫星的： (1)线速度之比 (2)角速度之比 (3)周期之比 (4)向心加速度之比,答案 (1)12 (2)18 (3)81 (4)116,题后反思 关于圆周运动在天文学中的应用问题，只要列出圆周运动的向心力等于地球对卫星的万有引力，然后利用圆周运动知识就可以求解,变式11 如图1所示，在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A，B，C，在某一时刻恰好在同一直线上，下列说法正确的有( ) A据v ，可知vAFBFC C向心加速度aAaBaC D运动一周后，A先回到原地点,图1,解析：对于卫星，轨道越高，线速度越小，因为rAvBvC，轨道越高，向心加速度越小，aAaBaC，TATBTC.向心力不能判定，因为质量不知道 答案：CD,题型二 计算第一宇宙速度 例2 金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？(地球表面的重力加速度g为9.8 m/s2，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s),答案 8.9 m/s2 7.3 km/s,题后反思 只有准确理解了第一宇宙速度的概念，才能找到此题的切入点以某星球为背景，在该星球上做相关的物理实验是高考试题的一种新趋势处理时最好把该星球理解为熟知的地球，以便“身临其境”，这样会更容易理解、思考问题，从而找出正确的解题方法,变式21 某星球的质量为M，在该星球表面某一倾角为的山坡上以初速度v0平抛一个物体，经t时间该物体落到山坡上欲使该物体不再落回该星球的表面，至少应以多大的速度抛出物体？(不计一切阻力，万有引力常量为G),题型三 卫星、飞船的变轨问题 例3 “神舟”六号飞船的成功飞行为我国在2010年实现探月计划“嫦娥工程”获得了宝贵的经验假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道绕月球做圆周运动,图5,求： (1)飞船在轨道上的运行速率 (2)飞船在A点处点火时，动能如何变化？ (3)飞船在轨道绕月球运行一周所需的时间,变式31 (2010江苏单科)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图3所示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有( ),图3,A在轨道上经过A的速度小于经过B的速度 B在轨道上经过A的动能小于在轨道上经过A的动能 C在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期 D在轨道上经过A的加速度小于在轨道上经过A的加速度,答案：ABC,答案：C,2(2009福建高考)“嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为r，运行速率为v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时( ) Ar、v都将略为减小 Br、v都将保持不变 Cr将略为减小，v将略为增大 Dr将略为增大，v将略为减小,答案：C,3图4是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测下列说法正确的是( ),图4,A发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度 B在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关 C卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比 D在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力,答案：C,4据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77赤道上空的同步轨道关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是( ) A运行速度大于7.9 km/s B离地面高度一定，相对地面静止 C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等,答案：BC,5一组宇航员乘航天飞机，去修理位于离地球表面6.0105 m的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H.机组人员使航天飞机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜则在航天飞机前方数千米处，如图2所示，设G为引力常量，而M