第5章 第2讲 天体运动与人造卫星(基础落实课)（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（福建专版）

第2讲　天体运动与人造卫星(基础落实课) 一、天体运动问题分析 1.将天体或卫星的运动看成　　　　　运动,其所需向心力由　　　　　提供。  2.基本关系式 G= 二、宇宙速度 1.第一宇宙速度:v1=　　　　　 km/s,是物体在地球附近绕地球做　　　　　　运动的速度。这是人造卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度,也是人造卫星的最小发射速度。  (1)计算公式1:由G=m得v=　　　　;  (2)计算公式2:由mg=m得v=。 2.第二宇宙速度:v2=　　　　 km/s,使物体挣脱　　　　引力束缚的最小发射速度,也叫脱离速度。  3.第三宇宙速度:v3=　　　　 km/s,使物体挣脱　　　　引力束缚的最小发射速度,也叫逃逸速度。  三、绝对时空观和相对论时空观 1.绝对时空观:时间与空间都是独立于物体及其运动而存在的。 2.相对论时空观:物体占有的空间以及物理过程、化学过程,甚至还有生命过程的持续时间,都与它们的　　　　有关。  微点判断 1.绕同一中心天体运行的两颗行星,公转半径越大,向心加速度越大。 (　 ) 2.(鲁科必修2P111T4·改编)地球静止卫星相对地面静止不动,犹如悬在空中一样,以实现对同一地区的连续监测。判断下列说法的正误: ①静止卫星处于平衡状态。 (　 ) ②静止卫星绕地心的角速度与地球自转的角速度相同。 (　 ) ③静止卫星的速率一定大于7.9 km/s。 (　 ) 3.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度。 (　 ) 4.月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。 (　 ) 5.(人教必修2P71T2·改编)发射人造地球卫星时发射场一般选择在尽量靠近赤道的地方。 (　 ) 6.若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度,则物体可绕太阳运行。 (　 ) 7.绕同一中心天体运动且质量不同的两颗行星,若轨道半径相同,速率不一定相等。 (　 ) 8.近地卫星不能通过地球的南、北两极。 (　 ) 逐点清(一)　天体质量、密度的计算 方法1　“自力更生”法(g-R) 　　利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。 (1)由G=mg,得天体质量M=。 (2)天体密度ρ===。 (3)GM=gR2称为黄金代换公式。 　　[例1]　假设一航天员在地球的表面上以一定的速度竖直跳起,能跳到的最大高度为h1;若他在另一星球a的表面上以相同的速度竖直跳起,能跳到的最大高度为h2。地球、星球a均视为球体,地球与星球a的半径之比为k,不考虑两星球自转的影响,则地球与星球a的平均密度之比为 (　　) A.　　　　　　　B. C. D. 听课记录: 方法2　“借助外援”法(T-r) 　　测出卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和半径r。 (1)由G=mr,得天体的质量M=。 (2)若已知天体的半径R,则天体的密度ρ===。 (3)若卫星绕天体表面运行时,可认为轨道半径r等于天体半径R,则天体密度ρ=,可见,只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T,就可估算出中心天体的密度。 　 　　[例2]　(2024·海南高考)嫦娥六号进入环月圆轨道,周期为T,轨道高度与月球半径之比为k,引力常量为G,则月球的平均密度为 (　　) A. B. C. D.(1+k)3 听课记录: 逐点清(二)　卫星运行参量的分析 |题|点|全|练| 1.(2024·江西高考)“嫦娥六号”探测器于2024年5月8日进入环月轨道,后续经调整环月轨道高度和倾角,实施月球背面软着陆。当探测器的轨道半径从r1调整到r2时(两轨道均可视为圆形轨道),其动能和周期从Ek1、T1分别变为Ek2、T2。下列选项正确的是 (　　) A.=,=　 B.=,= C.=,= D.=,= 2.(2025年1月·八省联考云南卷)神舟十九号载人飞船与中国空间站完成自主交会对接后形成一个组合体。该组合体在距地面高约400 km(高于近地轨道高度)的轨道上运行,其轨道可近似视为圆。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36 000 km处,则该组合体 (　　) A.运行速度大于7.9 km/s,运行周期小于地球同步卫星的周期 B.运行速度大于7.9 km/s,运行周期大于地球同步卫星的周期 C.运行速度小于7.9 km/s,运行周期小于地球同步卫星的周期 D.运行速度小于7.9 km/s,运行周期大于地球同步卫星的周期 3.(2025年1月·八省联考河南卷)水星是太阳系中距离太阳最近的行星,其平均质量密度与地球的平均质量密度可视为相同。已知水星半径约为地球半径的,则靠近水星表面运动的卫星与地球近地卫星做匀速圆周运动的线速度之比约为 (　　) A.64∶9 B.8∶3 C.3∶8 D.9∶64 |精|要|点|拨| 1.解答人造地球卫星运行问题的策略 (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。 (2)两条关系 ①万有引力提供向心力:G=ma=m=mω2r=mr。 ②近地卫星:=mg(R、g分别是地球的半径、地球表面重力加速度)。 2.静止卫星的六个“一定”(注:静止卫星是地球同步卫星的一个特例) 逐点清(三)　宇宙速度 |题|点|全|练| 1.[对宇宙速度的理解] (2024·湖南高考)(双选)2024年5月3日,“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道,正式开启月球之旅。相较于“嫦娥四号”和“嫦娥五号”,本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱,返回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道,半径近似为月球半径。已知月球表面重力加速度约为地球表面的,月球半径约为地球半径的。关于返回舱在该绕月轨道上的运动,下列说法正确的是 (　　) A.其相对于月球的速度大于地球第一宇宙速度 B.其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度 C.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍 D.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的倍 2.[第一宇宙速度的计算] (2025年1月·八省联考四川卷)我国某研究团队提出以磁悬浮旋转抛射为核心的航天器发射新技术。已知地球和月球质量之比约为81∶1,半径之比约为4∶1。若在地球表面抛射绕地航天器,在月球表面抛射绕月航天器,所需最小抛射速度的比值约为 (　　) A.20　　　　　　　　　 B.6 C.4.5 D.1.9 3.[第二宇宙速度的计算] (2025·三明高三模拟)使物体脱离星球的引力束缚,不再绕星球运行,从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度,星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系为v2=v1。已知某星球的半径为R,其表面的重力加速度大小为地球表面重力加速度大小g的k(k>1)倍。不计其他星球的影响,则该星球的第二宇宙速度为 (　　) A. B. C. D. |精|要|点|拨| 1.两种速度——环绕速度与发射速度的比较 (1)不同高度处的人造地球卫星在圆轨道上运动的速度即环绕速度v环绕=,其大小随轨道半径的增大而减小。但是,由于在人造地球卫星的发射过程中火箭要克服地球引力做功,势能增大,所以将卫星发射到离地球越远的轨道,在地面上所需的发射速度就越大,此时v发射>v环绕。 (2)人造地球卫星的最小发射速度对应将卫星发射到近地轨道运行,该速度为卫星绕地球运行的最大速度。 2.宇宙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时,卫星绕地球运动的轨迹为椭圆。 (3)11.2 km/s≤v发<16.7 km/s时,卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆。 (4)v发≥16.7 km/s时,卫星将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的空间。 课下请完成课时跟踪检测(二十五) 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $$