2027届高考物理人教版一轮复习：人造卫星和宇宙速度

该高中物理高考复习课件聚焦“人造卫星与宇宙速度”专题，依据高考评价体系梳理了人造卫星运动规律、宇宙速度、中心天体模型等核心考点，通过分析近五年真题明确第一宇宙速度推导、卫星物理量关系等高频考点权重，归纳参数比较、速度辨析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“模型建构+科学推理+真题演练”策略，如例1通过同步卫星与普通卫星周期比较，例2结合火星地球参数计算重力加速度，培养科学思维与运动相互作用观念。帮助学生掌握物理量制约关系推导技巧，教师可据此精准突破高频考点，提升复习效率。

人造卫星和宇宙速度（复习） 人造地球卫星：绕地球运动的人造天体。 人造地球卫星之所以能绕地球运动，是因为受到地球对它的万有引力。 关于人造地球卫星： 人造卫星运行轨道 卫星轨道特点： . 极地轨道 . 一般轨道 . 赤道轨道 轨道平面与地心共面，轨道的一个焦点（圆心）在地心 关于人造地球卫星： 人造卫星：绕地球运动的人造天体。 人造卫星之所以能绕地球运动，是因为受到地球对它的万有引力。 卫星的运动轨迹一般为椭圆，地心位于椭圆的一个焦点上。 如果椭圆轨道的离心率很小，可将卫星的运动近似作匀速圆周运动。此时，地球对卫星的万有引力为卫星做匀速圆周运动的提供向心力。 关于人造卫星： 特别说明：如果卫星绕地球做椭圆轨道的运动，在近地点附近的速度可以超过第一宇宙速度。 在半径为R的地球表面的某一高处水平抛射出一物体，为使其绕地球运动而不落回地面，至少应满足： 即： 这是地球卫星的最小发射速度，称为第一宇宙速度。 第一宇宙速度的由地球的质量和半径决定， 因此第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度。 关于第一宇宙速度： 火星：3.53km/s 月球：1.7km/s （质量约为地球的1/10，半径约为地球的1/2） 物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度 是反映星球物理特征的一个重要参数。 （质量约为地球的1/81，半径约为地球的1/3.67） --做匀速圆周运动的卫星的运行速度 所以， 关于第二宇宙速度的理解： 克服地球的引力，永远离开地球的最小速度 物体在地球表面时具有动能，足以克服地球对其的引力作用飞到离地球无限远处。 第二宇宙速度也是由星球自身因素决定的物理量，也是反映星球物理特征的一个重要参数。 若规定物体位于离地球无穷远处的引力势能为0， 则物体位于离地球处位置的引力势能为 根据机械能守恒定律，有 即可得 关于第三宇宙速度的理解： 挣脱太阳引力的束缚，足以永远离开太阳系的最小速度 行星的第三宇宙速度与其所在太阳系的引力场强度直接相关。以地球为例，其第三宇宙速度计算基于地球与太阳的相对位置及引力关系。 若需计算其他行星的第三宇宙速度，需结合该行星的公转半径、质量分布等参数。 星球间距离L 星球半径R 轨道半径r（环绕半径） 轨道高度H（环绕海拔） 重点1.理解不同物理量的意义： · 地球 R r H 星球间距离 卫星轨道半径 卫星（环绕天体）质量 --中心天体模型 中心天体质量 卫星的环绕速度（线速度） 重点1.理解不同物理量的意义： L · 地球 r 中心天体模型 r 双星系统模型 卫星离地高度越高，环绕速度越大？ 卫星的角速度与轨道半径成反比？ 如，根据公式 如，根据公式 卫星的周期与轨道半径成正比？ 如，根据公式 如，根据公式 向心加速度与轨道半径究竟有何关系？ 重点2. 理解物理量间的制约关系 中心天体模型 卫星离地高度越高，环绕速度越大？ 卫星的角速度与轨道半径成反比？ 如，根据公式 如，根据公式 正确理解： 卫星的周期与轨道半径成正比？ 如，根据公式 如，根据公式 向心加速度与轨道半径究竟有何关系？ 重点2. 理解物理量间的制约关系 重点2. 理解物理量间的制约关系 中心天体质量和轨道半径，决定了卫星的环绕速度、角速度、周期及向心加速度（轨道加速度）的大小。 地球同步卫星： 绕地球运动周期等于地球自转周期的卫星。 运动周期：23小时56分04秒（约24h） 地球同步卫星分为地球同步轨道静止卫星、倾斜轨道地球同步卫星和极地轨道地球同步卫星。 轨道半径：42164km（约6.6R地） 轨道高度：35786km(约5.6R地) 运行速度：3075m/s（约3.1km/s） 地球同步卫星： 绕地球运动周期等于地球自转周期的卫星。 地球静止轨道是位于地球赤道上方的正圆形轨道，绕地球自西向东做匀速圆周运动，相对地面静止。 静止卫星 运动周期：23小时56分04秒（约24h） 轨道半径：42164km（约6.6R地） 轨道高度：35786km(约5.6R地) 运行速度：3075m/s（约3.1km/s） 例1. a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，向心加速度为a1；b、c、d均在赤道平面上绕地球做匀速圆周运动，其中，b处于较低的轨道上，离地心距离为r，运行角速度为ω2，加速度为a2；c是地球同步卫星，离地心距离为4r，运行角速度为ω3，加速度为a3；d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R。则以下说法正确的是(　　) A. B.卫星b每天可以观测到8次的日出 C.卫星d的运动周期有可能是24小时 D. 解析： 对于绕地球做匀速圆周运动的卫星，地球对卫星的万有引力提供向心力，则有 可得 a为放在赤道表面的物体，其绕地轴转动的角速度与同步卫星的角速度相等，即 例1. a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，向心加速度为a1；b、c、d均在赤道平面上绕地球做匀速圆周运动，其中，b处于较低的轨道上，离地心距离为r，运行角速度为ω2，加速度为a2；c是地球同步卫星，离地心距离为4r，运行角速度为ω3，加速度为a3；d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R。则以下说法正确的是(　　) A. B.卫星b每天可以观测到8次的日出 C.卫星d的运动周期有可能是24小时 D. 对于和c，角速度相同， 由 可知，D选项正确 ✅ 解析： 对于b和c，根据 可得 即 卫星b每3小时绕地绕地球一周，看到一次日出。 例1. a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，向心加速度为a1；b、c、d均在赤道平面上绕地球做匀速圆周运动，其中，b处于较低的轨道上，离地心距离为r，运行角速度为ω2，加速度为a2；c是地球同步卫星，离地心距离为4r，运行角速度为ω3，加速度为a3；d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R。则以下说法正确的是(　　) A. B.卫星b每天可以观测到8次的日出 C.卫星d的运动周期有可能是24小时 D. 对于和c，角速度相同， 由 可知，D选项正确 ✅ ✅ 例2.随着天问一号的发射我国已开启了探索火星的奥秘。假设太阳系的行星环绕太阳运行的轨道均视为匀速圆周运动，火星与地球的半径之比约为1∶2、质量之比约为1∶10，火星环绕太阳一圈的时间相当于地球环绕太阳两圈的时间，地球表面的重力加速度g＝10 m/s2，火星和地球均为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是(　　) A.天问一号的发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间 D.火星与地球的第一宇宙速度之比约为 C.火星与地球环绕太阳的向心力之比约为 B.火星表面的重力加速度约为2 m/s2 解析： 不考虑自转时，在行星表面有 可得 则有 解得 例2.随着天问一号的发射我国已开启了探索火星的奥秘。假设太阳系的行星环绕太阳运行的轨道均视为匀速圆周运动，火星与地球的半径之比约为1∶2、质量之比约为1∶10，火星环绕太阳一圈的时间相当于地球环绕太阳两圈的时间，地球表面的重力加速度g＝10 m/s2，火星和地球均为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是(　　) A.天问一号的发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间 D.火星与地球的第一宇宙速度之比约为 C.火星与地球环绕太阳的向心力之比约为 B.火星表面的重力加速度约为2 m/s2 解析： 火星与地球环绕太阳的向心力由太阳对它们的万有引力提供 由题意，火星与地球绕太阳公转的周期之比为2∶1 即 例2.随着天问一号的发射我国已开启了探索火星的奥秘。假设太阳系的行星环绕太阳运行的轨道均视为匀速圆周运动，火星与地球的半径之比约为1∶2、质量之比约为1∶10，火星环绕太阳一圈的时间相当于地球环绕太阳两圈的时间，地球表面的重力加速度g＝10 m/s2，火星和地球均为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是(　　) A.天问一号的发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间 D.火星与地球的第一宇宙速度之比约为 C.火星与地球环绕太阳的向心力之比约为 B.火星表面的重力加速度约为2 m/s2 ✅ 解析： 卫星绕行星做匀速圆周运动的向心力有行星对它的万有引力提供，且当卫星以第一宇宙速度绕行星运动时，其轨道半径约等于行星的半径，则有 即有 所以 例2.随着天问一号的发射我国已开启了探索火星的奥秘。假设太阳系的行星环绕太阳运行的轨道均视为匀速圆周运动，火星与地球的半径之比约为1∶2、质量之比约为1∶10，火星环绕太阳一圈的时间相当于地球环绕太阳两圈的时间，地球表面的重力加速度g＝10 m/s2，火星和地球均为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是(　　) A.天问一号的发射速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间 D.火星与地球的第一宇宙速度之比约为 C.火星与地球环绕太阳的向心力之比约为 B.火星表面的重力加速度约为2 m/s2 ✅ 课堂小结： 1.回顾了人造卫星及三个宇宙速度的含义 2.认识不同物理量的意义及相互制约关系，提升了对卫星运动规律的认识 3.通过两个例题的讲解分析，掌握利用相关规律解决实际问题的常用思路 不能理解为发射速度大于11.2km/s的天体会重新回到这个位置 图中所标出的速度大小，均为发射速度，不是运行速度。 $