2023届上海市新高考物理一轮复习课件：第五章 万有引力定律 5-2

上海新高考物理 一轮复习 第五章 万有引力定律（2） 宇宙速度 卫星运行参量 同步卫星、近地卫星及赤道上物体 1 概述 知识点 1 宇宙速度 2 卫星运行参量 3 同步卫星、近地卫星及赤道上物体 宇宙速度 求一下：苹果的速度至少为多大？ 类似苹果的卫星称为近地卫星也叫地表卫星 轨道半径r = R 黄金替代 若不知道地球质量呢？ 地球就是个“桥” 3 宇宙速度 物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。 也是发射人造卫星的最小速度 “第一宇宙速度” 也叫环绕速度 11.2km/s 当物体的速度为7.9km/s时，仅仅是能够贴飞行，并不能挣脱地球引力，若想克服地球引力，需要提升发射的初速度。这个速度被称为 “第二宇宙速度” 也叫脱离速度 挣脱了地球，但是仍然出于太阳的引力范围之内，想要逃逸出太阳系，就要继续提升发射的速度。这个速度被称为 16.7km/s “第三宇宙速度” 也叫逃逸速度 7.9km/s 4 宇宙速度 示例1.1两关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（　　） （ A ）它是人造卫星绕地球做圆周运动的最小速度 （ B ）它是能成为人造卫星的最小发射速度 （ C ）它的大小是7.9m/s （ D ）它的大小是11.2km/s 示例1.2在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿设想：把物体从高山上以一定的速度水平抛出，只要初連度足够大，物体就无法落回地面，而成为地球的卫星。以不同速度抛出的物体的4条运动轨迹如图所示，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） （ A ）轨迹①为圆弧 多选 （ B ）轨迹③为椭圆的一部分 （ C ）“足够大”的速度是指地球的第一宇宙速度 （ D ）轨迹④对应物体的加速度比其他3条轨迹对应物体的加速度大 B BC 5 卫星运行参量 人造地球卫星 按轨道的区域划分 该如何分类呢？ 能否发射一颗卫星在绿色轨道运行？ 同步卫星：位于赤道上方，相对地面静止，高度固定，也称静止卫星。 倾斜轨道卫星：轨道倾角既不是零度也不是90度的卫星。 极地轨道卫星：卫星轨道平面与地球赤道平面垂直，卫星飞越南北两极上空。 赤道轨道卫星：卫星始终在赤道上空飞行。 不能，万有引力指向地心 6 卫星运行参量 注意：所有物理量与环绕天体质量无关 人造卫星的线速度，角速度，周期，加速度 天体运动看成匀速圆周运动,万有引力提供向心力 7 卫星运行参量 vs 发射速度 环绕速度 要发射一颗人造地球卫星，最小发射速度必须达到7.9km/s，这也仅仅只是地表卫星，如果要发射更高轨道的卫星，需要的发射速度更大，更困难。但卫星在离开地表过程中需要克服地球引力，卫星达到预定轨道绕地球做匀速圆周运动时候的环绕速度已经比发射速度小得多了，故： 卫星的轨道半径(r)越大，发射速度(v发)越大。 卫星的轨道半径(r)越大，环绕速度(v环)越小。 第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕速度。 8 卫星运行参量 示例2.1两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2，轨道半径之比r1∶r2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( ) ( A )周期之比T1∶T2=3∶1 ( B )线速度之比v1∶v2=3∶1 ( C )向心力之比F1∶F2=1∶9 ( D )向心加速度之比a1∶a2=1∶9 示例2.2根据观察，在土星外层有一个环，为了判断该环是土星的连续物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系。 下列判断正确的是( )多选 ( A )若v与R成正比，则环为连续物 ( B )若v2与R成正比，则环为小卫星群 ( C )若v与R成反比，则环为连续物 ( D )若v2与R成反比，则环为小卫星群 D AD 9 卫星运行参量 变式2两2018年3月20日，美国太空网报道，开普勒望远镜在距离地球200光年远的红矮星K2—155周围，发现了一颗行星K2—155d，其半径约为地球的1.6倍，这颗系外行星可能含有液态水。假设这颗行星的密度与地球的密度相同，根据以上信息可知，行星K2—155d与地球（　　）多选 （ A ）第一宇宙速度之比为 64:5 （ B ）第一宇宙速度之比为 8:5 （ C ）表面的重力加速度之比为 8:5 （ D ）表面的重力加速度之比为 5:64 BC 10 同步卫星、近地卫星及赤道上物体 特点 轨道位于 运动周期 相对地面 离地高度 赤道上方 一天24h 静止 ？？ 同步卫星只能在距地面大约三万六千公里的轨道上运行，为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能大约有120颗。空间位置是一种极其有限的资源。 地球同卫星 所有参数都是固定值 11 同步卫星、近地卫星及赤道上物体 卫星变轨 虽然同步卫星理论上轨道、速度、周期等参数不变，但是由