2012高考物理考前专题突破 专题4 天体运动与人造卫星

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1、天体运动与人造卫星一、重要地位：2、不能正确区分卫星种类导致理解混淆人造卫星按运行轨道可分为低轨道卫星、中高轨道卫星、地球同步轨道卫星、地球静止卫星、太阳同步轨道卫星、大椭圆轨道卫星和极轨道卫星；按科学用途可分为气象卫星、通讯卫星、侦察卫星、科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。由于不同称谓的卫星对应不同的规律与状态，而学生对这些分类名称与所学教材中的卫星知识又不能吻合对应，因而导致理解与应用上的错误。35用心爱心专心二、突破策略：（一）明确卫星的概念与适用的规律：重合，只能‘静止’在赤道上方的特定的点上。④、、卫星绕行周期与半径的关系：由得：即（r越大Ｔ越大），（3）双星问题35用心爱

2、心专心两颗靠得很近的、质量可以相比的、相互绕着两者连线上某点做匀速圆周运的星体，叫做双星．双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动，其向心力由两恒星间的万有引力提供．由于引力的作用是相互的，所以两子星做圆周运动的向心力大小是相等的，因两子星绕着连线上的一点做圆周运动，所以它们的运动周期是相等的，角速度也是相等的，线速度与两子星的轨道半径成正比．（三）运用力学规律研究卫星问题的思维基础：①光年，是长度单位，1光年=9.46×1012千米②认为星球质量分布均匀，密度，球体体积，表面积③地球公转周期是一年（约365天，折合8760小时），自转周期是一天（约24小时）。④月球绕地球运行周

3、期是一个月（约28天，折合672小时；实际是27.3天）⑤围绕地球运行飞船内的物体，受重力，但处于完全失重状态。B同步轨道地球A图4-2⑥发射卫星时，火箭要克服地球引力做功。由于地球周围存在稀薄的大气，卫星在运行过程中要受到空气阻力，动能要变小，速率要变小，轨道要降低，即半径变小。⑦视天体的运动近似看成匀速圆周运动，其所需向心力都是来自万有引力，35用心爱心专心即应用时根据实际情况选用适当的公式进行分析。三、运用力学规律研究卫星问题的基本要点1、必须区别开普勒行星运动定律与万有引力定律的不同（２）万有引力定律万有引力定律的内容是：35用心爱心专心宇宙间一切物体都是相互吸引的，两个物体

4、间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比。万有引力定律的公式是：F=，（Ｇ=6.67×１０－11牛顿·米2／千克2，叫作万有引力恒量）。万有引力定律的适用条件是：严格来说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身大小时公式也近似适用，但此时它们间距离r应为两物体质心间距离。引力定律是从行星转动所需要的向心力来源与本质上揭示了行星与太阳（或恒星）以及宇宙万物间的引力关系，描述的是行星运动的动力学特征与规律。例1：世界上第一颗人造地球卫星环绕地球运行轨道的长轴比第二颗人造地球卫星环绕地球轨道的长轴短8000km,第一颗人造地球卫星环绕地球运

5、转的周期是96.2min,求第一颗人造地球卫星环绕地球轨道的长轴和第二颗人造地球卫星环绕地球运转的周期（已知地球质量Ｍ＝５.９８X1024kg）.35用心爱心专心【总结】由于此题中有两个待求物理量，单纯地运用万有引定律或开普勒行星运动定律难以求解，故而联立两个定律合并求解。同时，再假想有一颗近地卫星环绕地球运行，由万有引力提供向心力的关系求出卫星的R3/T2，由开普勒第三定律得知所有绕地球运行的卫星的r3/T2值均相等，找出等量关系即可求解。这种‘虚拟’卫星的思路十分重要，也是此题求解的‘切入口’。【总结】如果先设法求出挖去球穴后的重心位置，然后把剩余部分的质量集中于这个重心上，应用

6、万有引力公式求解．这是不正确的．万有引力存在于宇宙间任何两个物体之间，但计算万有引力的简单公式却只能适应于两个质点或均匀的球体。挖去空穴后的剩余部分已不再是均质球了，故不能直接使用上述公式计算引力。35用心爱心专心2、必须区别开普勒第三行星定律中的常量K与万有引力定律中常量G的不同万有引力定律中的常量G的测定不仅证明了万有引力的存在，更体现了万有引力定律在天文研究中的巨大价值。（3）常量K与常量G的关系：常量K与常量G有如下关系，K=GM/4π2，或者G=4π2/GM。K的值由‘中心天体’的质量而定，而常量G则是一个与任何因素无关的普适常量。【解析】因为行星绕太阳运转需要的向心力是由

7、太阳的万有引力提供，设太阳质量为M，行星的质量为m，行星绕太阳运转轨道的半径为r，运行周期为T，则，GMm/r2=m4π2r/T2,故，r3/T2=GM/4π2，即，K=GM/4π2。图4-4显然，由于太阳质量一定，K的数值仅由太阳质量M决定，与其它因素无关。这一结论适用于地球与月球系统，也适用于其它‘中心天体’与‘环绕天体’组成的天体系统。【总结】开普勒第三定律中的常量K与万有引力定律中的常量G的这种关系（K=GM/4π2，或者G=4π2/GM）可以用来