理解教材新知把握熱點(diǎn)考向應(yīng)用創(chuàng)新演練第4節(jié)知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二考向二第三章考向一隨堂基礎(chǔ)鞏固課時(shí)跟蹤訓(xùn)練考向三 1.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的向心力是由地球?qū)πl(wèi)周運(yùn)動(dòng)的向心力是由地球?qū)πl(wèi) 星的萬有引力提供，其軌道的星的萬有引力提供，其軌道的 圓心與地心重合。圓心與地心重合。 2人造地球衛(wèi)星在不同的軌道人造地球衛(wèi)星在不同的軌道 上線速度不同，第一宇宙速度上線速度不同，第一宇宙速度v7.9 km/s是衛(wèi)星繞是衛(wèi)星繞 地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度。地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度。3同步衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、軌道、向心加同步衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、軌道、向心加速度均是一定的。速度均是一定的。自學(xué)教材自學(xué)教材 1衛(wèi)星的發(fā)射衛(wèi)星的發(fā)射 地球?qū)χ車奈矬w有引力作用，因而拋出的物體要落地球?qū)χ車奈矬w有引力作用，因而拋出的物體要落回地面。當(dāng)物體速度足夠大時(shí)，它將永遠(yuǎn)不會(huì)落回到地面回地面。當(dāng)物體速度足夠大時(shí)，它將永遠(yuǎn)不會(huì)落回到地面上來，而是圍繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。它的上來，而是圍繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。它的向心力是由地球?qū)λ南蛐牧κ怯傻厍驅(qū)λ?來充當(dāng)?shù)摹沓洚?dāng)?shù)?。萬有引力萬有引力重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 1地球衛(wèi)星的軌道地球衛(wèi)星的軌道 (1)衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道可以是橢圓軌道，也可以衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道可以是橢圓軌道，也可以是圓軌道。是圓軌道。 (2)衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，地心是橢圓的一衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，地心是橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)，其周期和半長軸的關(guān)系遵循開普勒第三定律。個(gè)焦點(diǎn)，其周期和半長軸的關(guān)系遵循開普勒第三定律。 (3)衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運(yùn)行時(shí)，由于地球?qū)πl(wèi)星的衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運(yùn)行時(shí)，由于地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供了衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，而萬有引力萬有引力提供了衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，而萬有引力指向地心，所以，地心必須是衛(wèi)星圓軌道的圓心。指向地心，所以，地心必須是衛(wèi)星圓軌道的圓心。 2三類人造地球衛(wèi)星軌道三類人造地球衛(wèi)星軌道 (1)赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道所在赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道所在平面上，衛(wèi)星始終處于赤道上方。平面上，衛(wèi)星始終處于赤道上方。 (2)極地軌道，衛(wèi)星軌道平面與赤道極地軌道，衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星經(jīng)過兩極上空。平面垂直，衛(wèi)星經(jīng)過兩極上空。 (3)一般軌道，衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。如圖一般軌道，衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。如圖341所示。所示。圖圖341 3衛(wèi)星的種類衛(wèi)星的種類 衛(wèi)星的種類主要是按衛(wèi)星有什么樣的功能來進(jìn)行命衛(wèi)星的種類主要是按衛(wèi)星有什么樣的功能來進(jìn)行命名的。主要有偵察衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)名的。主要有偵察衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、地球資源勘測(cè)衛(wèi)星、科學(xué)研究衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星和測(cè)星、地球資源勘測(cè)衛(wèi)星、科學(xué)研究衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星和測(cè)地衛(wèi)星等。地衛(wèi)星等。 4同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星是指在赤道平面內(nèi)，以和地球自轉(zhuǎn)角地球同步衛(wèi)星是指在赤道平面內(nèi)，以和地球自轉(zhuǎn)角速度相同的角速度繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，同步衛(wèi)星又叫通速度相同的角速度繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，同步衛(wèi)星又叫通訊衛(wèi)星。同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：訊衛(wèi)星。同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是 ()A為避免通訊衛(wèi)星在軌道上相撞，應(yīng)使它們運(yùn)行在不為避免通訊衛(wèi)星在軌道上相撞，應(yīng)使它們運(yùn)行在不同的軌道上同的軌道上B通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在地球赤道上空某處，所有通訊衛(wèi)星通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在地球赤道上空某處，所有通訊衛(wèi)星的周期都是的周期都是24 hC不同國家發(fā)射通訊衛(wèi)星的地點(diǎn)不同，這些衛(wèi)星的軌不同國家發(fā)射通訊衛(wèi)星的地點(diǎn)不同，這些衛(wèi)星的軌道不一定在同一平面上道不一定在同一平面上D不同通訊衛(wèi)星運(yùn)行的線速度大小是相同的，加速度不同通訊衛(wèi)星運(yùn)行的線速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的的大小也是相同的答案：答案：BD 1第一宇宙速度第一宇宙速度 使衛(wèi)星能環(huán)繞地球運(yùn)行所需的使衛(wèi)星能環(huán)繞地球運(yùn)行所需的 發(fā)射速度，其大小發(fā)射速度，其大小為為v1 ，又稱環(huán)繞速度。，又稱環(huán)繞速度。 2第二宇宙速度第二宇宙速度 使人造衛(wèi)星脫離使人造衛(wèi)星脫離 的引力束縛，不再繞的引力束縛，不再繞 運(yùn)行，運(yùn)行，從從 表面發(fā)射所需的最小速度，其大小為表面發(fā)射所需的最小速度，其大小為v2 ，又稱脫離速度。，又稱脫離速度。7.9 km/s地球地球地球地球地球地球11.2 km/s最小最小 3第三宇宙速度第三宇宙速度 使物體脫離太陽的束縛而飛離太陽系，從地球表面發(fā)使物體脫離太陽的束縛而飛離太陽系，從地球表面發(fā)射所需的最小速度，其大小為射所需的最小速度，其大小為v3 ，也叫逃逸，也叫逃逸速度。速度。16.7 km/s重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 3三種宇宙速度的對(duì)比三種宇宙速度的對(duì)比 以地球?yàn)槔N宇宙速度和相應(yīng)軌以地球?yàn)槔?，三種宇宙速度和相應(yīng)軌道間的關(guān)系如圖道間的關(guān)系如圖342所示。當(dāng)衛(wèi)星在所示。當(dāng)衛(wèi)星在地面附近做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)行速度即為地面附近做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)行速度即為第一宇宙速度第一宇宙速度7.9 km/s；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介于于7.911.2 km/s之間，則衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)；當(dāng)之間，則衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介于衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介于11.216.7 km/s之間，之間，圖圖342則衛(wèi)星沿橢圓軌道飛離地球，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星；則衛(wèi)星沿橢圓軌道飛離地球，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度超過當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度超過16.7 km/s，則衛(wèi)星，則衛(wèi)星能飛出太陽系成為太陽系外的衛(wèi)星。三種宇宙速度是指能飛出太陽系成為太陽系外的衛(wèi)星。三種宇宙速度是指衛(wèi)星發(fā)射的速度，而不是在軌道上的運(yùn)行速度。衛(wèi)星發(fā)射的速度，而不是在軌道上的運(yùn)行速度。2關(guān)于第一宇宙速度，下面說法正確的是關(guān)于第一宇宙速度，下面說法正確的是()A它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度C它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度解析：解析：第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。離地越遠(yuǎn)，速度越小。衛(wèi)地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。離地越遠(yuǎn)，速度越小。衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，在近地點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng)，說明近地星沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，在近地點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng)，說明近地點(diǎn)的速度大于環(huán)繞速度。點(diǎn)的速度大于環(huán)繞速度。答案：答案：BC答案答案B 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 對(duì)于任何天體，計(jì)算其近地衛(wèi)星環(huán)繞速度時(shí)，都是對(duì)于任何天體，計(jì)算其近地衛(wèi)星環(huán)繞速度時(shí)，都是根據(jù)萬有引力提供向心力的思路，近地衛(wèi)星的軌道半徑根據(jù)萬有引力提供向心力的思路，近地衛(wèi)星的軌道半徑等于中心天體的半徑，由牛頓第二定律列式計(jì)算。等于中心天體的半徑，由牛頓第二定律列式計(jì)算。 (1)如果知道天體的質(zhì)量和半徑，可直接列式計(jì)算。如果知道天體的質(zhì)量和半徑，可直接列式計(jì)算。 (2)如果不知道天體的質(zhì)量和半徑的具體大小，但知如果不知道天體的質(zhì)量和半徑的具體大小，但知道該天體與地球的質(zhì)量、半徑關(guān)系，可分別列出天體與道該天體與地球的質(zhì)量、半徑關(guān)系，可分別列出天體與地球近地衛(wèi)星環(huán)繞速度的表達(dá)式，用比例法進(jìn)行計(jì)算。地球近地衛(wèi)星環(huán)繞速度的表達(dá)式，用比例法進(jìn)行計(jì)算。答案：答案：C 例例2高度不同的三顆人造衛(wèi)星，某一瞬間的位置高度不同的三顆人造衛(wèi)星，某一瞬間的位置恰好與地心在同一條直線上，如圖恰好與地心在同一條直線上，如圖343所示，則此所示，則此時(shí)它們的線速度大小、角速度大小、周期和向心加速度時(shí)它們的線速度大小、角速度大小、周期和向心加速度的大小比較為的大小比較為()A123Bv1v2v3CT1T2T3 Da1a2a3圖圖343 答案答案B2火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓，已知火衛(wèi)一的周期為道近似為圓，已知火衛(wèi)一的周期為7小時(shí)小時(shí)39分，火衛(wèi)分，火衛(wèi)二的周期為二的周期為30小時(shí)小時(shí)18分，則兩顆衛(wèi)星相比分，則兩顆衛(wèi)星相比()A火衛(wèi)一距火星表面較近火衛(wèi)一距火星表面較近B火衛(wèi)二的角速度較大火衛(wèi)二的角速度較大C火衛(wèi)一的運(yùn)行速度較大火衛(wèi)一的運(yùn)行速度較大D火衛(wèi)二的向心加速度較大火衛(wèi)二的向心加速度較大答案：答案：AC 例例3發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點(diǎn)火，使其沿，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道入同步圓軌道3。軌道。軌道1、2相切于相切于Q點(diǎn)，軌點(diǎn)，軌道道2、3相切于相切于P點(diǎn)，如圖點(diǎn)，如圖344所示。當(dāng)衛(wèi)星分別在所示。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是 ()圖圖344 A衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道上的速率大于在軌道1上的速率上的速率 B衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道上的角速度小于在軌道1上的角速度上的角速度 C衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小大于它在軌點(diǎn)時(shí)的加速度大小大于它在軌道道2上經(jīng)過上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小點(diǎn)時(shí)的加速度大小 D衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在軌道點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小點(diǎn)時(shí)的加速度大小 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)衛(wèi)星在不同圓形軌道上的速率、角速度與軌道半徑有衛(wèi)星在不同圓形軌道上的速率、角速度與軌道半徑有關(guān)。關(guān)。 (2)衛(wèi)星受到的萬有引力為衛(wèi)星的合外力，產(chǎn)生衛(wèi)星的加衛(wèi)星受到的萬有引力為衛(wèi)星的合外力，產(chǎn)生衛(wèi)星的加速度。速度。答案答案BD 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 (1)衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，一旦軌道確定了，其半徑、衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，一旦軌道確定了，其半徑、加速度、線速度、角速度以及周期將全部確定。加速度、線速度、角速度以及周期將全部確定。 (2)衛(wèi)星變軌前后的穩(wěn)定狀態(tài)下的問題與常規(guī)的人造衛(wèi)星變軌前后的穩(wěn)定狀態(tài)下的問題與常規(guī)的人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題可以進(jìn)行類比。衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題可以進(jìn)行類比。答案：答案：B