第25讲：人造卫星 宇宙速度（课件）——备战2024年高考物理一轮复习全面攻略

主讲老师：陈庆威 第25讲： 人造卫星 宇宙速度 考点 考题统计 考情分析 人造卫星　宇宙速度 2023·课标卷·T17　 2023·浙江6月卷·T9　 2022·天津卷·T3 2022·湖北卷·T2　 2022·山东卷·T6　 2021·湖南 卷·T7 2020·全国卷Ⅲ·T16 　2020·天津卷·T2 该部分内容是万有引力中考频最高的，常结合当今我国航天科技中取得的最新成就为背景考查。 考情分析 目录 CONTENT 卫星运行参量分析 宇宙速度 天体的追及相遇 卫星的运行参量 第一部分 人造卫星轨道模型与解题思路 01. 必备知识 1.一种模型：无论是自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)，都可以看作质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动，其轨道圆心一定过中心天体的中心． 2.两条思路 (1)万有引力提供向心力，即＝F向． (2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM应用广泛． 基本公式及推导 02. 必备知识 公式使用说明及黄金代换公式 03. 必备知识 忽略中心天体自转影响，则有mg＝　　 ，整理可得　　　　　.在引力常量G和中心天体质量M未知时，可用gR2替换GM. GM＝gR2 说明：1.公式中r指轨道半径，是卫星到中心天体球心的距离，R通常指中心天体的半径，有r＝R＋h. 2.同一中心天体，各行星v、ω、a、T等物理量只与r有关；不同中心天体，各行星v、ω、a、T等物理量与中心天体质量M和r有关. 必备知识 2.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). 注意：近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星. 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，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. 人造卫星（极地、近地） 04. 地球表面 轨道平面一定：赤道平面 周期与角速度一定：T=24h 轨道半径一定:r=6.6R 线速度大小一定:v=3.08km/s 运转方向一定:自西向东 向心加速度的大小一定: 必备知识 人造卫星（同步） 05. 不同轨道卫星参量分析 06. 如图所示，a为近地卫星，轨道半径为r1；b为地球同步卫星，轨道半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为r3. 同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较 关键能力 不同轨道卫星参量分析 06. 关键能力 比较项目 近地卫星 (r1、ω1、 v1、a1) 同步卫星 (r2、ω2、 v2、a2) 赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3) 向心力来源 万有引力 万有引力 万有引力的一个分力 轨道半径 r2>r1＝r3 角速度 ω1>ω2＝ω3 线速度 v1>v2>v3 向心加速度 a1>a2>a3 不同轨道卫星参量分析（基础） 典例 (多选)如图所示，同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是 NO.1 【参考答案：AD】 不同轨道卫星参量分析（基础） 典例 解析 不同轨道卫星比较（能力） 典例 （2023·四川成都·统考三模）电影《流浪地球2》中的太空电梯令人震撼。太空电梯的结构设计如右图所示，地球半径约6400km，太空电梯空间站位于离地面约36000km的地球同步轨道上，其上方约54000km高度有平衡锤，空间站上、下方均用缆绳分别连接地面和平衡锤，运载仓与缆绳间的作用力可忽略。下列说法正确的是 A．运载仓由地面上升至空间站的过程中始终处于失重状态 B．连接空间站的上、下两根缆绳对空间站的拉力大小相等 C．平衡锤、空间站的加速度a锤、a站与地球表面重力加速度g的大小关系为 D．若平衡锤下方的缆绳突然断裂，则平衡锤将做近心运动跌落至地球表面 NO.2 解析 不同轨道卫星比较（能力） 典例 卫星的运行参量与轨道半径的关系 真题 (2022·广东卷·T2)“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.下列关于火星、地球公转的说法正确的是 A.火星公转的线速度比地球的大 B.火星公