高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 5 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星課件

第第5 5節(jié)天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星節(jié)天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星-2-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷一、宇宙速度1.環(huán)繞速度(1)第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度,其數(shù)值為7.9 km/s。 (2)第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的速度。 (3)第一宇宙速度是人造衛(wèi)星最小的發(fā)射速度,也是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度。 2.第二宇宙速度(脫離速度)使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度,其數(shù)值為11.2 km/s。 3.第三宇宙速度(逃逸速度)使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度,其數(shù)值為16.7 km/s。 -3-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷二、地球衛(wèi)星1.衛(wèi)星的軌道(1)赤道軌道:衛(wèi)星的軌道在赤道平面內(nèi),同步衛(wèi)星就是其中的一種。(2)極地軌道:衛(wèi)星的軌道過南北兩極,即在垂直于赤道的平面內(nèi),如極地氣象衛(wèi)星。(3)其他軌道:除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道。所有衛(wèi)星的軌道平面一定通過地球的球心。-4-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷2.地球同步衛(wèi)星相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星。同步衛(wèi)星有以下特點(diǎn)(1)軌道平面一定:軌道平面與赤道平面共面。 (2)周期一定:與地球自轉(zhuǎn)周期相同,即T=24 h。 (3)角速度一定:與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同。 (5)繞行方向一定:與地球自轉(zhuǎn)的方向一致。 -5-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷3.極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星(1)極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過南北兩極,由于地球自轉(zhuǎn),極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。 (2)近地衛(wèi)星是在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星,其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為等于地球的半徑,其運(yùn)行線速度約為7.9 km/s。 -6-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷請判斷下列表述是否正確,對不正確的表述,請說明原因。1.地球同步衛(wèi)星可以定點(diǎn)于北京正上方。2.若物體的發(fā)射速度大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度,則物體可以繞太陽運(yùn)行。提示錯(cuò)。地球同步衛(wèi)星軌道必須與赤道平面重合。提示對。 -7-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷1.(2016天津河?xùn)|區(qū)模擬)兩個(gè)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星,軌道如圖所示,下列判斷正確的是()A.兩衛(wèi)星的角速度關(guān)系有aabC.兩衛(wèi)星的線速度關(guān)系有vavbD.兩衛(wèi)星的周期關(guān)系有Tav2,T1T2B.v1v2,T1T2C.v1T2D.v1v2,T1T2 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-10-基礎(chǔ)夯實(shí)自我診斷4.(多選)有一宇宙飛船到了某行星上(該行星沒有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)),以速度v接近行星赤道表面勻速飛行,測出其運(yùn)動(dòng)的周期為T,已知引力常量為G,則可得() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-11-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)一考點(diǎn)一 宇宙速度的理解與應(yīng)用宇宙速度的理解與應(yīng)用(自主悟透自主悟透)1.第一宇宙速度的推導(dǎo)第一宇宙速度是發(fā)射地球人造衛(wèi)星的最小速度,也是地球人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度,此時(shí)它的運(yùn)行周期最短,Tmin=2 =5 079 s85 min。-12-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.宇宙速度與運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系(1)v發(fā)=7.9 km/s時(shí),衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(2)7.9 km/sv發(fā)11.2 km/s,衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓。(3)11.2 km/sv發(fā)vAvCB.ABCC.FAFBFCD.TA=TCTB 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-23-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三方法歸納人造衛(wèi)星問題的解題技巧1.衛(wèi)星向心加速度的不同表述形式2.解決力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,還是要用動(dòng)力學(xué)的思想,解決的橋梁是牛頓第二定律。(1)衛(wèi)星的an、v、T是相互聯(lián)系的,其中一個(gè)量發(fā)生變化,其他各量也隨之發(fā)生變化。(2)an、v、T均與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān),只由軌道半徑r和中心天體質(zhì)量共同決定。-24-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三3.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能(1)只在萬有引力作用下,衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)和沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng),機(jī)械能均守恒,這里的機(jī)械能包括衛(wèi)星的動(dòng)能和衛(wèi)星(與中心天體)的重力勢能。(2)質(zhì)量相同的衛(wèi)星,圓軌道半徑越大,動(dòng)能越小,勢能越大,機(jī)械能越大。-25-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三突破訓(xùn)練突破訓(xùn)練3.(多選)(2016湖北襄陽模擬)最近我國連續(xù)發(fā)射了多顆北斗導(dǎo)航定位衛(wèi)星,使我國的導(dǎo)航定位精度不斷提高。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星有一種是地球同步軌道,假設(shè)其離地高度為h,地球半徑為R,地面附近重力加速度為g,則有()A.該衛(wèi)星運(yùn)行周期為24 h 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-26-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三4.(2016寧夏銀川一模)如圖所示,A為地球赤道上的物體,B為地球同步衛(wèi)星,C為地球表面上北緯60的物體。已知A、B的質(zhì)量相同。則下列關(guān)于A、B和C三個(gè)物體的說法中,正確的是()A.A物體受到的萬有引力小于B物體受到的萬有引力B.B物體的向心加速度小于A物體的向心加速度C.A、B兩物體的軌道半徑的三次方與周期的二次方的比值相同D.A和B線速度的比值比C和B線速度的比值大,且都小于1 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-27-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)三考點(diǎn)三 衛(wèi)星的變軌與追及衛(wèi)星的變軌與追及(多維探究多維探究)1.衛(wèi)星發(fā)射及變軌過程概述人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道。如圖所示,發(fā)射衛(wèi)星的過程大致有以下幾個(gè)步驟:(1)為了節(jié)省能量,在赤道上順著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上。(2)在A處點(diǎn)火加速,由于速度變大,進(jìn)入橢圓軌道。(3)在B處(遠(yuǎn)地點(diǎn))再次點(diǎn)火加速進(jìn)入圓形軌道。-28-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三2.衛(wèi)星變軌的實(shí)質(zhì) -29-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考向1衛(wèi)星的變軌問題例4(多選)(2016北京海淀區(qū)期中)某載人飛船運(yùn)行的軌道示意圖如圖所示,飛船先沿橢圓軌道1運(yùn)行,近地點(diǎn)為Q,遠(yuǎn)地點(diǎn)為P。當(dāng)飛船經(jīng)過點(diǎn)P時(shí)點(diǎn)火加速,使飛船由橢圓軌道1轉(zhuǎn)移到圓軌道2上運(yùn)行,在圓軌道2上飛船運(yùn)行周期約為90 min。關(guān)于飛船的運(yùn)行過程,下列說法中正確的是()-30-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三A.飛船在軌道1和軌道2上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能相等B.飛船在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于經(jīng)過Q點(diǎn)的速度C.軌道2的半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑D.飛船在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過P點(diǎn)的加速度等于在軌道2上運(yùn)行經(jīng)過P點(diǎn)的加速度 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-31-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三思維點(diǎn)撥(1)根據(jù)功能關(guān)系比較機(jī)械能大小;(2)根據(jù)開普勒第二定律比較vP,vQ;(3)根據(jù)周期關(guān)系比較軌道半徑;(4)根據(jù)牛頓第二定律比較加速度。-32-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考向2衛(wèi)星的追及問題例5(2017河北石家莊模擬)如圖所示,有A、B兩顆衛(wèi)星繞地心O做圓周運(yùn)動(dòng),旋轉(zhuǎn)方向相同。A衛(wèi)星的周期為T1,B衛(wèi)星的周期為T2,在某一時(shí)刻兩衛(wèi)星相距最近,則(引力常量為G)()A.兩衛(wèi)星經(jīng)過時(shí)間t=T1+T2再次相距最近B.兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為C.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時(shí)的距離,可求出地球的密度D.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時(shí)的距離,可求出地球表面的重力加速度 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-33-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三規(guī)律總結(jié)1.變軌的兩種情況2.相關(guān)物理量的比較-34-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三(1)兩個(gè)不同軌道的“切點(diǎn)”處線速度v不相等,圖中vvB,vAv。(2)同一個(gè)橢圓軌道上近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)線速度大小不相等,從遠(yuǎn)地點(diǎn)到近地點(diǎn)萬有引力對衛(wèi)星做正功,動(dòng)能增大(引力勢能減小),圖中vAvB,EkAEkB,EpAv。3.衛(wèi)星的對接載人飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接實(shí)際上就是兩個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體追趕問題,本質(zhì)仍然是衛(wèi)星的變軌運(yùn)行問題。-35-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三突破訓(xùn)練突破訓(xùn)練5.(2017四川自貢模擬)馬航客機(jī)失聯(lián)后,西安衛(wèi)星測控中心緊急調(diào)動(dòng)海洋、風(fēng)云、高分、遙感4個(gè)型號近10顆衛(wèi)星,為地面搜救提供技術(shù)支持。特別是高分一號突破了空間分辨率、多光譜與大覆蓋面積相結(jié)合的大量關(guān)鍵技術(shù)。如圖為高分一號與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)兩顆衛(wèi)星在空中某一面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的示意圖?！氨倍贰毕到y(tǒng)中兩顆衛(wèi)星G1和G3的軌道半徑均為r,某時(shí)刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置,高分一號在C位置,若衛(wèi)星均順時(shí)針運(yùn)行,地球表面處的重力加速度為g,地球半徑為R,不計(jì)衛(wèi)星間的相互作用力。則以下說法正確的是()-36-考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三C.如果調(diào)動(dòng)高分一號衛(wèi)星到達(dá)衛(wèi)星G3所在的軌道,必須對其減速D.高分一號是低軌道衛(wèi)星,其所在高度有稀薄氣體,運(yùn)行一段時(shí)間后,高度會(huì)降低,速度增大,機(jī)械能會(huì)減小 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉