2026《金版教程》高考复习方案物理-第2讲 人造卫星 宇宙速度

第五章

万有引力与宇宙航行第2讲

人造卫星宇宙速度目录123教材阅读指导考点一卫星运动参量的分析考点二宇宙速度考点三相对论时空观与牛顿力学的局限性课时作业45教材阅读指导(对应人教版必修第二册相关内容及问题)第七章第4节阅读“宇宙速度”这一部分内容，发射地球卫星的最小速度是多少？有哪两种计算方法？第七章第4节[科学漫步]，黑洞的特点是什么？提示：黑洞是引力非常大的天体，光以3×108m/s的速度都不能从其表面逃逸。第七章[复习与提高]B组T4。考点一卫星运动参量的分析1．环绕天体(卫星)运行问题分析将环绕天体或卫星的运动看成__________运动时，其所需向心力由中心天体对其的__________提供。匀速圆周万有引力越小越大3．人造卫星卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道。(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。(2)地球同步卫星①其中的静止卫星，轨道平面与______共面，且与地球自转的方向相同。②周期一定：与地球自转周期相同，即T＝_____h＝86400s。③角速度大小一定：与地球自转的角速度大小相同。(3)近地卫星近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7．9km/s。赤道241．人造地球卫星绕地球运动，其轨道平面一定过地心。(

)2．地球同步卫星一定在赤道的正上方。(

)√×例3

(教科版必修第二册·第三章[本章复习题]T3改编)经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间，已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里，假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较(

)A．“神舟星”的轨道半径大B．“神舟星”的公转周期大C．“神舟星”的加速度大D．“神舟星”受到的向心力大例4有a、b、c、d四颗地球卫星：a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动；b在地球的近地圆轨道上正常运行；c是地球同步卫星；d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图，则下列说法正确的是(

)A．a的向心加速度大于b的向心加速度B．四颗卫星的速度大小关系是：va＞vb＞vc＞vdC．在相同时间内d转过的弧长最长D．d的运动周期可能是30h考点二宇宙速度1．第一宇宙速度(1)第一宇宙速度数值为______km/s。(2)第一宇宙速度是物体在__________附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度。(3)第一宇宙速度是在地面附近发射飞行器，使飞行器成为绕地球运动的人造地球卫星的最小______速度，也是飞行器环绕地球运动的最大______速度。7．9地球表面发射环绕2．第二宇宙速度在地面附近发射飞行器，使飞行器挣脱______引力束缚，永远离开地球的最小发射速度，其数值为______km/s。3．第三宇宙速度在地面附近发射飞行器，使飞行器挣脱______引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其数值为______km/s。地球11．2太阳16．71．地球同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。(

)2．发射火星探测器的速度必须大于11．2km/s。(

)√√例5

(2025·八省联考四川卷)我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新技术。已知地球和月球质量之比约为81∶1，半径之比约为4∶1。若在地球表面抛射绕地航天器，在月球表面抛射绕月航天器，所需最小抛射速度的比值约为(

)A．20 B．6C．4．5 D．1．9例6第73届国际宇航大会于2022年9月18日至22日在法国巴黎举行，我国“天问一号”火星探测团队获得了2022年度“世界航天奖”。“天问一号”火星探测器的发射速度(

)A．大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度B．小于第一宇宙速度C．只有达到第三宇宙速度才可以D．大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度解析

火星探测器前往火星，脱离了地球引力束缚，但还是在太阳系内飞行，所以发射速度应该大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度，D正确。考点三

相对论时空观与牛顿力学的局限性1．相对论时空观(1)爱因斯坦的两个假设：在不同的惯性参考系中，物理规律的形式都是______的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是______的。(2)同时的相对性：根据爱因斯坦的假设，如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中________是同时的。相同相同不一定(3)爱因斯坦假设的结果①时间延缓效应如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ，地面上的人观察到该物体完成这个动作的时间间隔为Δt，那么两者之间的关系是Δt＝__________。②长度收缩效应如果与杆相对静止的人测得杆长是l0，沿着杆的方向，以v相对杆运动的人测得杆长是l，那么两者之间的关系是l＝__________。2．牛顿力学的成就与局限性(1)牛顿力学的成就牛顿力学的基础是______________。牛顿力学在_______、______的广阔领域里与实际相符，显示了牛顿运动定律的正确性和牛顿力学的魅力。(2)牛顿力学的局限性①物体在以接近_______运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论并不相同的。牛顿运动定律宏观低速光速②电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有______性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明，而_________能够很好地描述微观粒子运动的规律。③基于实验检验的牛顿力学不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的______情形，被包括在新的科学成就之中。当物体的运动速度________光速c时，_______________与牛顿力学的结论没有区别；当另一个重要常数即普朗克常量h可以忽略不计时，__________和牛顿力学的结论没有区别。相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只认为过去的科学是自己在___________的特殊情形。波动量子力学特殊远小于相对论物理学量子力学一定条件下课时作业3．(2023·江苏高考)设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道。该卫星与月球相比，一定相等的是(

)A．质量 B．向心力大小C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小4．(2025·广东省高三上12月联考)“戴森环”是人类为了解决地球能源危机提出的一种科学构想，它通过一系列搭载太阳能接收器的卫星来接收能量，并且这些卫星布置在同一个绕太阳公转的轨道上。若这些卫星绕太阳公转的轨道是半径为0．4AU(1AU代表地球到太阳中心的距离)的圆周，则下列说法正确的是(

)A．这些卫星的发射速度要小于11．2km/sB．这些卫星公转的加速度为地球公转加速度的0．4倍C．这些卫星公转的线速度为地球公转线速度的2．5倍D．这些卫星公转的周期约为0．25年5．(2023·新课标卷)2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的物资进入距离地面约400km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资(

)A．质量比静止在地面上时小B．所受合力比静止在地面上时小C．所受地球引力比静止在地面上时大D．做圆周运动的角速度