23 第5章 第2讲 宇宙航行（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

第2讲　宇宙航行 第五章　万有引力与宇宙航行 考点一　宇宙速度 考点二　卫星(天体)运行参量的分析 考点三　相对论时空观 聚焦学科素养　形同质异慎解题——静止卫星、近地卫星及赤道上物体参量的比较 课时精练(二十三)　宇宙航行 内容索引 01 考点一　宇宙速度 (重难共研类) 【知识梳理】 三个宇宙速度 第一宇宙速度(环绕速度) v1＝ km/s，是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是人造地球卫星的 发射速度 第二宇宙速度(脱离速度) v2＝11.2 km/s，是物体挣脱 引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度(逃逸速度) v3＝16.7 km/s，是物体挣脱 引力束缚的最小发射速度 7.9 最小 地球 太阳 【微判断】 (2)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。( ) (3)若物体的发射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，则物体绕地球以椭圆运行。( ) (4)若物体的发射速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体绕太阳运行。( ) × × √ √ 2．卫星的发射速度与运动轨迹的关系 (1)v发＝7.9 km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动。 (2)7.9 km/s＜v发＜11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。 (3)11.2 km/s≤v发＜16.7 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动。 (4)v发≥16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。 【典例精析】 例1　(2022·湖北高考)2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是 A．组合体中的货物处于超重状态 B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度 C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大 D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小 √ 【针对训练】 1．【三个宇宙速度的理解】 (2020·北京高考)我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是 A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 √ 2.【第一宇宙速度的比较】 已知地球的质量为M1，表面的重力加速度大小为g1，半径为R1，第一宇宙速度为v1；月球的质量为M2，表面的重力加速度大小为g2，半径为R2，第一宇宙速度为v2。则v1与v2之比为 √ √ 返回 02 考点二　卫星(天体)运行参量的分析 (重难共研类) 【知识梳理】 1．人造地球卫星 (1)特点：人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的 提供。 (2)轨道：卫星的轨道平面一定通过 ，一般分为 赤道轨道、极地轨道和任意轨道。 ①赤道轨道卫星：轨道平面与赤道平面 ； ②极地轨道卫星：轨道平面与地轴 ，经过南北 两极正上方，由于地球自转，极地卫星可以实现全 球覆盖。 ③任意轨道卫星：轨道平面与地轴成任意 。 万有引力 地心 共面 共面 夹角 2．地球同步卫星 (1)定义：地球同步卫星位于地面上方高度约 km处，周期与地球自转周期 。 (2)轨道平面与赤道平面成 角，运动方向与地球自转方向 。因其相对地面静止，也称静止卫星。 3．近地卫星 轨道在 附近的卫星，其轨道半径r≈R(地球半径)，运行速度大小等于第一宇宙速度v＝7.9 km/s(人造地球卫星的最大圆轨道运行速度)，T≈85 min(人造地球卫星的最小周期)。 36 000 相同 0度 相同 地球表面 【微判断】 (1)近地卫星的周期最小。( ) (2)地球同步卫星根据需要可以定点在北京正上空。( ) (3)极地卫星通过地球两极，且始终和地球某一经线平面重合。( ) (4)不同的同步卫星的质量不一定相同，但离地面的高度是相同的。 ( ) √ × × √ 注意：由上式可得：gR2＝GM，应用广泛，被称为“黄金代换”。 2．卫星各物理量随轨道半径变化的规律 3.同步(静止)卫星的六个“一定” 【典例精析】 例1　(2022·广东高考) “祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火