必修第二册 第5讲 宇宙航行-【全频累积】2023高中物理知识点考点全频积累高一高二高三全适用

121 第5讲 宇宙航行 知识点1　人造地球卫星 一、 天体运动规律的分析 1. 基本思路 一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动,所需要的向心力都由中心 天体对它的万有引力提供. 2. 常用关系 (1) G Mm r2 =m v2 r=mrω 2=mr 4π2 T2 ,万有引力提供行星或卫星做圆周运动 的向心力. (2) mg=G Mm R2 ,在天体表面上物体的重力等于它受到的万有引力,可得 gR2=GM,该公式称为黄金代换式. 二、 人造卫星的两个速度 1. 发射速度:指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度.卫星离 地面越高,卫星的发射速度越大. 2. 绕行速度:指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度.根据 v= GM R 可知,卫星离地面越高,轨道半径越大,卫星的绕行速度就越小. 知识点2　宇宙航行 宇宙速度 数值 意义 第一宇宙速度 7.9 km/s 卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙速度 11.2 km/s 使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度 第三宇宙速度 16.7 km/s 使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度 知识点3　地球同步卫星 一、 地球同步卫星 1. 定义:相对于地面静止的卫星,又叫静止卫星. 2. 运动特点 (1) 同步卫星的运行方向与地球自转方向一致. (2) 同步卫星的运转周期与地球自转周期相同,T=24 h. (3) 同步卫星的轨道平面均在赤道平面上,即所有的同步卫星都在赤道的 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 研究天体运动时可建立牛顿第二定律方程G Mm r2 = ma，式中a是向心加速 度，a = r = ω2r = T2 4π2r ①②是解决天体运动的两条主线 同一卫星离地越高，速度越小，重力势能越大，总机械能越大， 发射时所需能量就越大 第一宇宙速度的计算方法： ① 由G Mm R2 = m R 得 = GMR .② 由mg = m R 得 = gR 第一宇宙速度 是人造卫星的最小 发射速度，也是人 造卫星的最大环绕 速度 第二宇宙速度与第一宇宙速度的关系为 = {#{QQABCYAQogAAAhAAAAhCQwlgCkKQkAAACAoOgBAIIAIAAANABAA=}#} 高中知识点考点全频累积　物理 122 正上方 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 . (4) 同步卫星的高度固定不变. 二、 极地卫星和近地卫星 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. 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. 知识点4　相对论时空观 一、 两个基本原理 1. 相对性原理:所有物理规律在一切惯性参照系中都具有相同的形式. 2. 光速不变原理:在一切惯性参照系中,测量到的真空中的光速c都一样 (c=3×108 m/s). 二、 两个效应 1. 时间延缓效应 (1) 在相对论时空观中,运动的时钟比静止的时钟走得慢. (2) 关系式:Δt= Δτ 1- v2 c2 ,Δτ为运动时间,Δt为静止时间. 2. 长度收缩效应 (1) 在相对于物体运动着的惯性系中沿运动方向测出的物体长度,比在相 对静止的惯性系中测出的长度短. (2) 关系式:l=l0 1- v2 c2 . 三、 牛顿力学的成就与局限性 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 经典力学的适用范围:只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于 宏观世界,不适用于微观世界. 考点1　卫星的轨道 1. 轨道特点:所有卫星的轨道平面一定通过地球的球心 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 2. 卫星的三种轨道:卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度,当轨道平面与赤道平面重合 时,称为赤道轨道;当轨道平面与赤道平面垂直时,即通过极点,称为极地轨道. (单选)如图所示,a 为放在赤道上随地球一起自转的物体 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 ,b为同 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 步卫星,c为一般卫星,d 为极地卫星 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 .设b、c、d 三卫星距地心的距离均为 r,都做匀速圆周运动