新课标高考物理总复习配套课件45课时5人造卫星宇宙速度

1、课时课时5人造卫星宇宙速度人造卫星宇宙速度知识点一知识点一人造卫星人造卫星知识回顾知识回顾基本特征：把天体运动看成是基本特征：把天体运动看成是匀速圆周匀速圆周运动，其所需的向心力由运动，其所需的向心力由天体间的万有引力提供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表达式：应用万有引力定律分析天体运动的方法要点深化要点深化1三个近似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

2、对它的万有引力；天体的运动轨道可近似看作圆轨道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：注意：1.a、v、t是相互联系的，其中一个量发生变化，其他是相互联系的，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，只由轨道半径皆与卫星的质量无关，只由轨道半径r和中心天体和中心天体的质量的质量m决定决定3人造卫星的轨道圆心一定与地心重合人造卫星的轨道圆心一定与地心重合答案：答案：bd知识点二知识点二宇宙速度宇宙速度知识回顾知识回顾1第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度环绕速度)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指人造卫星

3、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小为v1 km/s.7.92第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离速度脱离速度)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为v2 km/s.3第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)在地面上发射物体，使之能够脱离太阳的引力范围，飞到太阳系在地面上发射

4、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.11.216.7要点深化要点深化1第一宇宙速度的理解和推导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，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

5、为绕行的动能而不需要转化为重力势能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：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基础自测1990年年5月，中国紫金山天文台将月，中国紫金山天文台将1965年年9月月20日发现的第日发现的第2 752号小行星命名为吴健雄星，其直径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？球的密度相同

6、，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？(已知地球已知地球半径半径r06 400 km，地球的第一宇宙速度，地球的第一宇宙速度v18 km/s)答案：答案：20 m/s知识点三知识点三同步卫星同步卫星知识回顾知识回顾概念：相对地面概念：相对地面 的卫星称为同步卫星的卫星称为同步卫星基本特征：基本特征：周期为地球自转周期周期为地球自转周期t ；轨道在赤道平面内；轨道在赤道平面内；运动的角速度与地球的自转角速度运动的角速度与地球的自转角速度 ；高度高度h一定；一定；轨道和轨道和地球赤道为共面同心圆；地球赤道为共面同心圆；卫星运行速度一定卫星运行速度一定静止静止24 h相同相同注意：注意：1.一般卫

7、星的周期、线速度等可比同步卫星大，也可比同一般卫星的周期、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心基础自测基础自测2009年年4月月15日零时日零时16分，我国在西昌卫星发射中心用分，我国在西昌卫星发射中心用“长征长征三号丙三号丙”运载火箭，成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道这次运载火箭，成功将第二颗北斗导航卫星送入预

8、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，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，下列说法正确的是下列说法正确的是()a它一定位于赤道的上空它一定位于赤道的上空b它可能经过北京上空它可能经过北京上空c其周期为其周期为1个月个月d它的线速度大于它的线速度大于7 900 m/s解析：解析：根据题意可知，该卫星为地球同步卫星，其周期为根据题意可知，该卫星为地球同步卫星，其周期为24小时，小时，所以该卫星一定位于赤道的上空，不可能经过北

9、京上空，它的线速度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一定小于第一宇宙速度(7 900 m/s)所以只有选项所以只有选项a正确正确答案：答案：a题型一题型一描述人造卫星的各物理量与轨道半径的关系描述人造卫星的各物理量与轨道半径的关系例例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轨道半径之比r1 r24 1，求这两颗卫星的：，求这两颗卫星的：(1)线速度之比线速度之比(2)角速度之比角速度之比(3)周期之比周期之比(4)向心加速度之比向心加速度之比答案答案(1)1 2(2)1 8(

10、3)8 1(4)1 16题后反思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变式11如图如图1所示，在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星所示，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，在某一时刻恰好在同一直线上，下列说法正确的有()a据据v ，可知，可知vavbfbfcc向心加速度向心加速度aaabacd运动一周后，运动一周后，a先回到原地点先回到原地点

11、图图1解析：解析：对于卫星，轨道越高，线速度越小，因为对于卫星，轨道越高，线速度越小，因为rarbvbvc，轨道越高，向心加速度越小，轨道越高，向心加速度越小，aaabac，tatbtc.向心力向心力不能判定，因为质量不知道不能判定，因为质量不知道答案：答案：cd题型二题型二计算第一宇宙速度计算第一宇宙速度例例2金星的半径是地球的金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的倍，质量为地球的0.82倍，金星倍，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？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？(地球表地球表面的重力加速度面的重力加速度g为为9.8 m/s2，地球的第一宇

12、宙速度为，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s)答案答案8.9 m/s27.3 km/s题后反思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“身临其身临其境境”，这样会更容易理解、思考问题，从而找出正确的解题方法，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变式21某星球的质量为某星球的质量为m，在该星球表面

13、某一倾角为，在该星球表面某一倾角为的山坡的山坡上以初速度上以初速度v0平抛一个物体，经平抛一个物体，经t时间该物体落到山坡上欲使该物体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？(不计一切阻不计一切阻力，万有引力常量为力，万有引力常量为g)题型三题型三卫星、飞船的变轨问题卫星、飞船的变轨问题例例3“神舟神舟”六号飞船的成功飞行为我国在六号飞船的成功飞行为我国在2010年实现探月计年实现探月计划划“嫦娥工程嫦娥工程”获得了宝贵的经验假设月球半径为获得了宝贵的经验假设月球半径为r，月球表面，月球表面的重力加速度为

14、的重力加速度为g0，飞船在距月球表面高度为，飞船在距月球表面高度为3r的圆形轨道的圆形轨道运动，运动，到达轨道的到达轨道的a点时点火变轨进入椭圆轨道点时点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近月点，到达轨道的近月点b再次再次点火进入月球近月轨道点火进入月球近月轨道绕月球做圆周运动绕月球做圆周运动 图图5求：求：(1)飞船在轨道飞船在轨道上的运行速率上的运行速率(2)飞船在飞船在a点处点火时，动能如何变化？点处点火时，动能如何变化？(3)飞船在轨道飞船在轨道绕月球运行一周所需的时间绕月球运行一周所需的时间变式变式31(2010江苏单科江苏单科)2009年年5月，航天飞机在完成对哈勃空月，航天飞机在完成

15、对哈勃空间望远镜的维修任务后，在间望远镜的维修任务后，在a点从圆形轨道点从圆形轨道进入椭圆轨道进入椭圆轨道，b为轨为轨道道上的一点，如图上的一点，如图3所示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的所示关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有有()图图3a在轨道在轨道上经过上经过a的速度小于经过的速度小于经过b的速度的速度b在轨道在轨道上经过上经过a的动能小于在轨道的动能小于在轨道上经过上经过a的动能的动能c在轨道在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期上运动的周期d在轨道在轨道上经过上经过a的加速度小于在轨道的加速度小于在轨道上经过上经过a的加速度的加速度答案：答案：abc答案

16、：答案：c2(2009福建高考福建高考)“嫦娥一号嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程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中，设探测器运行的轨道半径为r，运行速率为，运行速率为v，当探测器在飞越月，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都将略为减小都将略为减小br、v都将保持不变都将保持不变cr将略为减小，将略为减小，v将略为增大将略为增大dr将略为增大，将略为增大，v将略为减小将略为减小答案：答案：c3图图4是是“嫦娥一号奔月嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变

17、轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月火箭多次变轨，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卫星，并开展对月球的探测下列说法正确的是()图图4a发射发射“嫦娥一号嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度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：答案：c4据报道，我国数据中继卫星据报道，

18、我国数据中继卫星“天链一号天链一号01星星”于于2008年年4月月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于次变轨控制后，于5月月1日成功日成功定点在东经定点在东经77赤道上空的同步轨道关于成功定点后的赤道上空的同步轨道关于成功定点后的“天链一号天链一号01星星”，下列说法正确的是，下列说法正确的是()a运行速度大于运行速度大于7.9 km/sb离地面高度一定，相对地面静止离地面高度一定，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：答案：bc5一组宇航员乘航天飞机，去修理位于离地球表面一组宇航员乘航天飞机，去修理位于离地球表面6.0105 m的的圆形轨道上的哈勃太空望远镜圆形轨道上的哈勃太空望远镜h.机组人员使航天飞机机组人员使航天飞机s进入与进入与h相同的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所所示，设示，设g为引力常量，而为引力常量，而m