第五章 第2讲 人造卫星 宇宙速度-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 第讲　人造卫星　宇宙速度 [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？ 提示：7.9 km/s。 方法一：＝，v＝ ＝7.9 km/s； 方法二：mg＝，v＝＝7.9 km/s。 　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3×108 m/s的速度都不能从其表面逃逸。 　第七章[复习与提高]B组T4；T6。 提示：T4：4 h。地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由＝mr，可得T＝ ，故卫星与地球间的距离变小。要想仅用三颗同步卫星来实现地球赤道上任意两点之间保持无线电通信的目的，最小的轨道半径对应的几何关系为卫星连线正好和地球相切，如图所示。由几何关系可推出最小半径，从而得到最小周期。 T6：t≈1.1年。海王星的轨道半径最大，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短。 行星冲日现象可类比田径场跑道上的运动员的追及相遇问题。轨道半径越大的行星公转周期越长，轨道半径越小的行星公转周期越短，公转周期短的不断超越公转周期长的。地外行星的公转周期都比地球的公转周期长，地球的公转周期最短，每超越一次就发生一次冲日。行星与地球的公转周期相差越大，冲日的周期就越短。 物理观念　人造卫星的运动规律 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匀速圆周运动，其所需向心力由中心天体对其的万有引力提供。 2．物理量随轨道半径变化的规律 G＝ 即r越大，v、ω、a越小，T越大。(越高越慢) 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，地球同步卫星的轨道是赤道轨道。 (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，轨道平面与赤道共面，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＝24 h＝86400 s。 ③角速度大小一定：与地球自转的角速度大小相同。 ④高度一定：据G＝mr得r＝ ＝4.23×104 km，卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量)。 (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7.9 km/s。 物理观念　第一宇宙速度 1．第一宇宙速度数值为7.9 km/s。 2．第一宇宙速度是物体在地球表面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发射速度，也是飞行器环绕地球运动的最大环绕速度。 4．第一宇宙速度的计算方法 (1)由G＝m，解得：v＝； (2)由mg＝m，解得：v＝。 物理观念　第二宇宙速度和第三宇宙速度 1．第二宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使飞行器挣脱地球引力束缚，永远离开地球的最小发射速度，其数值为11.2 km/s。 2．第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使飞行器挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其数值为16.7 km/s。 物理观念　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相同的；真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。 (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，在另一个参考系中不一定是同时的。 (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＝l0。 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运动定律。牛顿力学在宏观、低速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物体在以接近光速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。 ②电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，同时还具有波动性，它们的运动规律在很多情况下不能用牛顿力学来说明，而量子力学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特殊情形，被包括在新的科学成就之中。当物体的运动速度远小于光速c时，相对论物理学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，量子