高考物理第四章第6节天体运动与人造卫星学案

《高考物理第四章第6节天体运动与人造卫星学案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6节　天体运动与人造卫星1．三种宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)[注1]v1＝7.9km/s，是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，也是人造地球卫星的最小发射速度第二宇宙速度(脱离速度)[注2]v2＝11.2km/s，是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度(逃逸速度)v3＝16.7km/s，是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度2．地球同步卫星的特点[注3](1)轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合。(2)周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24h＝86400s。(3)角速度一定：与地球自转的角速度相同。(

2、4)高度一定：据G＝mr得r＝≈4.24×104km，卫星离地面高度h＝r－R≈3.6×104km(为恒量)。(5)速率一定：运行速度v＝≈3.08km/s(为恒量)。(6)绕行方向一定：与地球自转的方向一致。3．极地卫星和近地卫星[注4](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)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。[注解释疑][注1]第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度。[注2]第二

3、宇宙速度与第一宇宙速度的关系：v2＝v1。[注3]地球同步卫星的运行参数都相同，但卫星的质量不一定相同。[注4]极地卫星和近地卫星的轨道平面一定通过地球的球心。[深化理解]1．人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，卫星在其轨道上所受的重力等于万有引力，提供向心力。2．卫星轨道半径越大，卫星的向心加速度、角速度、线速度越小，周期越大。3．天体运动和人造卫星问题的实质就是万有引力定律与匀速圆周运动的综合。[基础自测]一、判断题(1)同步卫星可以定点在北京市的正上方。(×)(2)不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度是相同的。(√)

4、(3)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。(×)(4)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。(√)(5)月球的第一宇宙速度也是7.9km/s。(×)(6)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。(√)(7)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行。(√)二、选择题1．[鲁科版必修2P101T4改编](多选)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道(　　)A．与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆B．与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，

5、且卫星相对地球表面是静止的D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的解析：选CD　人造地球卫星在运行时，由于地球对卫星的万有引力提供它做匀速圆周运动的向心力，轨道的圆心一定与地球的中心重合，不可能是地球上除地心以外的某一点，选项A错误；由于地球同时绕地轴自转，所以卫星的轨道平面不可能与某一经线所决定的平面共面，B错误；若卫星在赤道平面内，则其圆轨道可以有不同高度，周期也可以不同，故卫星可以相对地面静止，也可以相对地面运动，选项C、D均正确。2．(多选)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星

6、定位与通信系统(CNSS)，建立后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星。关于这些卫星，以下说法正确的是(　　)A．5颗同步卫星的轨道半径都相同B．5颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内C．导航系统所有卫星的运行速度一定都大于第一宇宙速度D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小解析：选AB　所有同步卫星的轨道都位于赤道平面内，轨道半径和运行周期都相同，A、B均正确；由v＝可知，导航系统所有卫星运行的速度都小于第一宇宙速度，且运行轨道半径越大，周期越大，C、D均错误。3．[粤教版必修2P55T4改

7、编]已知月球质量与地球质量之比约为1∶80，月球半径与地球半径之比约为1∶4，则月球上的第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比最接近(　　)A．9∶2　　　B．2∶9　　　C．18∶1　　　D．1∶18解析：选B　第一宇宙速度等于卫星的轨道半径与中心天体的半径相等时的卫星的速度，根据牛顿第二定律有G＝m，由此得第一宇宙速度v＝，即v∝。设月球上的第一宇宙速度为v1，地球上的第一宇宙速度为v2，则有＝＝＝，接近，可知B正确。高考对本节内容的考查，主要集中在对宇宙速度的理解及第一宇宙速度的计算、卫星的发射、运行、变轨等几个方面

8、，考查的方式以选择题为主，难度不大。考点一　宇宙速度的理解与计算[基础自修类][题点全练]1．[对宇宙速度的理解](多选)据悉，我国的火星探测计划将于2018年展开。2018年左右我国将进行第一次火星探测，向火星发射轨道探测器和火星巡视器。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的。下列关于