天津市武清区杨村第四中学高三物理复习课件：第4讲人造卫星宇宙速度.ppt

【规范全解】飞船在椭圆轨道上运行时,由开普勒面积定律可知v1v2.又题中文字说明飞船在N点时点火加速进入圆形轨道,所以v3v2.飞船从M点沿椭圆轨道运动离地球距离增大,由v= ?可知M点所 在圆形轨道的线速度大于v3,所以v1v3v2.根据牛顿第二定律可知,向心加速度an=?,故a1a2=a3,D选项正确. 【答案】D 知识建构 技能建构 ?例3　如图所示,A是地球的同步卫星.另一卫星B的圆形轨道位 于赤道平面内,离地面高度为h.已知地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O为地球中心. 三、卫星的追及问题 知识建构 技能建构 (2)如果卫星 B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻 A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),则至少经过多长时间,它们再一次相距最近? 【名师点金】本题是卫星的追及问题,关键在于弄清只要A、B两颗卫星转动的角度之差是2π的整数倍,则他们就可再一次相距最近. (1)求卫星 B的运行周期. 知识建构 技能建构 【规范全解】(1)对卫星 B由万有引力定律和向心力公式得 G?=m?(R+h) G?=mg 联立两式得:TB=2π?. 知识建构 技能建构 (2)由题意得:(ωB-ω0)t=2π 解得:t=?. 【答案】(1)2π?????(2)? 知识建构 技能建构 * 第4讲　人造卫星　宇宙速度 ? 知识建构 技能建构 学科网 1.人造卫星运动的简化 人造卫星绕地球做匀速圆周运动(轨道半径r=①R+h),②地球引力提供向心力. 一、人造卫星的轨道问题 知识建构 技能建构 2. 轨道特点 地球对人造卫星的万有引力指向地心,所以轨道平面过③地心(可在不同位置,高度也各不相同),轨道的圆心都是④地心. 二、三种宇宙速度 知识建构 技能建构 学科网 宇宙速度 数值(km/s) 意义 第一宇宙速度 7.9 (环绕速度) 是物体绕地球做圆周运动的最小发射速度,若7.9 km/s≤v11.2 km/s,则物体绕地球运行的轨道为椭圆 第二宇宙速度 11.2 (脱离速度) 是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度,若11.2 km/s≤v16.7 km/s,则物体绕⑤太阳运行 知识建构 技能建构 第三宇 宙速度 16.7 (逃逸速度) 是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,若v≥16.7 km/s,则物体将脱离⑥太阳系在宇宙空间运行 知识建构 技能建构 1.轨道平面一定:轨道平面与⑦赤道平面共面. 三、同步卫星的五个“一定” 2.周期一定:与⑧地球自转周期相同,即T=24 h. 3.角速度一定:与⑨地球自转的角速度相同. 知识建构 技能建构 学科网 5.速率一定:v=??(v≈3.1 km/s). 4.高度一定:由G?=m?(R+h)得同步卫星离地面的高度h=⑩ ?-R(h≈3.6×104 km). 知识建构 技能建构 1.(2012年江苏省苏州市高三教学调研测试)如图所示,图中a、b、c、d四条圆轨道的圆心均在地球的自转轴上,均绕地球做匀速圆周运动的卫星中,下列关于图中卫星可能的轨道正确说法有?(　????) A.只要轨道的圆心均在地球自转轴上都是可能的轨道,图中轨道a、b、c、d都是可能的轨道 B.只有轨道的圆心在地球的球心上,这些轨道才是可能的轨道,图中轨道a、b、c均可能 C.只有轨道平面与地球赤道平面重合的卫星轨道才是可能的轨道,图中只有a轨道是可能的 D.只有轨道圆心在球心,且与赤道平面重合的轨道,即图中轨道a才可能是同步卫星的轨道 知识建构 技能建构 学科网 【解析】只要绕地球做匀速圆周运动的卫星的轨道的圆心在地球的球心上,这些轨道就是可能的轨道,所以B对.同步卫星一定要与赤道平面重合,所以D正确. 【答案】BD 知识建构 技能建构 2.(2011年青岛一模)已知地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的7倍,某行星的同步卫星轨道半径约为该行星半径的3倍,该行星的自转周期约为地球自转周期的一半,那么该行星的平均密度与地球平均密度之比约为?(　????) A.?　　　　B.?　　　　C.?　　　　D.? 【解析】设地球和该行星的半径分别为r地、r行,质量分别为M地、M行,两者的同步卫星的周期分别为T地、T行,对地球的同步卫星有:G? =m?·7r地,地球的平均密度:ρ地= ?,可得:ρ地= ?,同理有: ρ行= ?,再考虑到T地=2T行,故该行星的平均密度与地球的平均密 度之比约为?,A对. 【答案】A 知识建构 技能建构 3.(2011年潍坊质检)我国于2010年10月1日成功发射了月球探测卫星“嫦娥二号”,“嫦娥二号”在椭圆轨道近月点Q完成近月拍摄任务后,到达椭圆轨道的远月点P变轨成圆轨道