高考物理复习-万有引力定律在天体运动中的应用（提高）.doc

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1、物理总复习：万有引力定律在天体运动中的应用编稿：李传安审稿：张金虎【考纲要求】1、掌握万有引力定律并能应用；2、理解三种宇宙速度及其区别。【考点梳理】考点一、应用万有引力定律分析天体的运动1、基本方法　　把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供．公式为　　解决问题时可根据情况选择公式分析、计算。2、黄金代换式要点诠释：在地球表面的物体所受重力和地球对该物体的万有引力差别很小，在一般讨论和计算时，可以认为，且有。在应用万有引力定律分析天体运动问题时，常把天体的运动近似看成是做匀速圆周运

2、动，其所需要的向心力由万有引力提供，我们便可以应用变换式来分析讨论天体的运动。如分析第一宇宙速度：,，,代入后得。考点二、宇宙航行人造卫星1、宇宙速度　　（1）第一宇宙速度：人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度叫第一宇宙速度，又称环绕速度。　　（R为地球半径），所以，是人造地球卫星的最小发射速度，也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大速度。　　（2）第二宇宙速度（脱离速度）：=11.2km/s，使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。　　（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：=16.7km/s，使卫星

3、挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。2、近地卫星要点诠释：近地卫星其轨道半径近似地等于地球半径R，其运动是所有卫星的最大绕行速度；运行周期T=85min，是所有卫星的最小周期；向心加速度是所有卫星的最大加速度。3、地球同步卫星　　地球同步卫星，是指位于赤道平面内相对于地面静止的，以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运行的人造地球卫星，因为同步卫星主要用于通信等方面，故同步卫星又叫通信卫星。要点诠释：同步卫星具有以下特点：①周期一定：即T=24h。②角速度一定：角速度等于地球自转的角速度。③轨道一定：同步卫星的轨道平面应

4、与赤道平面平行,在赤道上空。　　　　　　　　　　　　　　　由得（T为地球自转周期，M、R为地球质量、半径）代入数值得。即：同步卫星都在同一轨道上绕地球做匀速圆周运动，其轨道离地面的高度约为。④环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，都是。　　⑤向心加速度大小一定：所有同步卫星由于到地心距离相同，所以，它们绕地球运动的向心加速度大小都相同，约为。由此可知要发射同步卫星必须同时满足三个条件：　a.卫星运动周期和地球自转相同（T=24h=s），运动方向相同。　　b.卫星的运行轨道在地球的赤道平面内

5、。　　c.卫星距地面高度有确定值（）。同步卫星发射：　　变轨道发射——发射同步卫星，一般不采用普通卫星的直接发射方法，而是采用变轨道发射（如图）。首先，利用第一级火箭将卫星送到180km～200km的高空，然后依靠惯性进入停泊轨道（A）。当到达赤道上空时，第二、三级火箭点火，卫星进入位于赤道平面内的椭圆转移轨道（B），且轨道的远地点（D）为35800km。当到达远地点时，卫星启动发动机，然后改变方向进入同步轨道（C）。　　这种发射方法有两个优点：一是对火箭推力要求较低；二是发射场的位置不局限在赤道上。运行时，所具有

6、的机械能越大，把卫星发射到离地球越远的轨道，在地面应具有的初动能越大，即发射速度越大。　　例、关于人造地球卫星和第一宇宙速度，下列说法正确的是：（　）　　①第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度　　②第一宇宙速度是发射人造卫星所需的最小速度　　③卫星离地面越高，运动速度越大，周期越小　　④同一轨道上的人造卫星，质量越大，向心加速度越大　　A．①②　　B．②③　C．③④　D．①③【答案】A【解析】第一宇宙速度是所有地球卫星的最大绕行速度，是最小发射速度，卫星离地面越高，运动速度越小，周期越大，同一轨道上

7、的卫星其向心加速度与卫星质量无关。综上所述只有A项正确。【典型例题】类型一、比较分析卫星运行的轨道参量问题（1）卫星（或行星）运行时做匀速圆周运动要牢记，万有引力提供向心力这一基本关系。由根据题目已知条件灵活选用一种表达式，要注意、、、只与有关。　同一轨道上的卫星、、、大小是相同的，不同轨道上的卫星可列比例式分析计算。（2）人造卫星的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：　　　（1）由得，，所以越大，越小；　（2）由得，，所以越大，越小；　（3）由得，，所以越大，T越大。（4）向心加速度：当卫星距地球表面

8、高度为时，轨道半径，近地卫星：轨道半径等于地球半径（对其它行星也适用）。常用式：黄金代换　　例1、（2015广东卷）在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球。已知地球、火星两星球的质量比约为10:1，半径比约为2:1，下列说法正确的有（）A.探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射