最新【金版优课】高考物理一轮教学案：专题五考点二_人造地球卫星_含解析.doc

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1、基础点知识点1　　宇宙速度1．第一宇宙速度(环绕速度)(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时具有的速度，其大小为v1＝7.9km/s。(2)第一宇宙速度的求法：①＝m，所以v1＝。②mg＝，所以v1＝。(3)第一宇宙速度既是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球运行的最大环绕速度。2．第二宇宙速度(脱离速度)：使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，其大小为v2＝11.2km/s。3．第三宇宙速度(逃逸速度)：使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，其大小为v3＝16.7km/s。知识点2　　

2、人造地球卫星1．人类发射的绕地球运行的所有航天器均可称为人造地球卫星，它们的轨道平面一定通过地球球心。2．极地卫星和近地卫星(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，极地卫星可以实现全球覆盖。(2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径。3．地球同步卫星(1)轨道平面一定：轨道平面和赤道平面重合。(2)周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24h＝86400s。(3)高度一定：离地面高度h＝r－R≈6R(R为地球半径)。(4)绕行方向一定：与地球自转的方向一致。知识

3、点3　　时空观1．经典时空观(1)在经典力学中，物体的质量是不随运动状态的改变而改变的。(2)在经典力学中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是相同的。2．相对论时空观(1)在狭义相对论中，物体的质量是随物体运动速度的增大而增大的，用公式表示为m＝。(2)在狭义相对论中，同一物理过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同的参考系中是不同的。3．狭义相对论的两条基本假设(1)相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是不同的。(2)光速不变原理：不管在哪个惯性系中，测得的真空中的光速都是不变

4、的。重难点一、卫星的运动规律1．卫星的轨道特点：一切卫星轨道的圆心与地心重合。因为万有引力提供向心力，故地心和轨道的圆心重合。2．卫星的动力学特点：卫星绕地球的运动近似看成圆周运动，万有引力提供向心力，类比行星绕太阳的运动规律，同样可得：G＝m＝mω2r＝mr＝ma，可推导出：＝越高越慢特别提醒轨道半径r一旦确定，a、v、ω、T就确定了，与卫星的质量无关。同时可以看出，在a、v、ω、T这四个物理量中，只有T随r增大而增大，其他三个物理量都随r的增大而减小。这一结论在很多定性判断中很有用。3．同步卫星的特点相对于地面静

5、止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通信卫星。同步卫星有以下“七个一定”的特点：(1)轨道平面一定：轨道平面与赤道平面共面。(2)周期一定：与地球自转周期相同，即T＝24h。(3)角速度一定：与地球自转的角速度相同。(4)高度一定：由G＝m(R＋h)得地球同步卫星离地面的高度h＝－R≈6R＝3.6×107m。(5)速率一定：v＝＝3.1×103m/s。(6)向心加速度一定：由G＝ma得a＝＝gh＝0.23m/s2，即同步卫星的向心加速度等于轨道处的重力加速度。(7)绕行方向一定：运行方向与地球自转方向

6、一致。特别提醒其他卫星的绕行方向可以不与地球自转方向一致。4．同步卫星、近地卫星和赤道上物体的比较如图所示，用A代表同步卫星，B代表近地卫星，C代表赤道上的物体。用M代表地球质量，R代表地球半径，h代表同步卫星离地表的高度。(1)同步卫星A与近地卫星B的比较：同步卫星A和近地卫星B都是卫星，绕地球运行的向心力由地球对它们的万有引力提供，所以卫星的运动规律都适用。由v＝，T＝2π，a＝，可得＝，＝，＝。(2)同步卫星A与赤道上物体C的比较：赤道上的物体C随地球自转的向心力由万有引力的一个分力提供，所以卫星的运动规律对赤

7、道上的物体不适用。但因C和A的周期T相同，故可用圆周运动的知识分析。由v＝，a＝可得，＝，＝。综上可知，对同步卫星A、近地卫星B和赤道上的物体C而言，有TA＝TC＞TB，vB＞vA＞vC，aB＞aA＞aC。特别提醒极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。所以常用于军事上面的侦察卫星，它的运行规律同其他卫星相同。二、宇宙速度1．第一宇宙速度的理解和推导(1)在人造卫星的发射过程中火箭要克服地球的引力做功，所以将卫星发射到越高的轨道，在地面上所需的发射速度就越大，故人造卫星的最小发射速度

8、对应将卫星发射到贴近地面的轨道上运行。故有：G＝m，v1＝＝7.9km/s。或mg＝m，v1＝＝7.9km/s。(2)第一宇宙速度的两个表达式，不仅适用于地球，也适用于其他星球，只是M、R、g应是相应星球的质量、半径和表面的重力加速度。2．三种宇宙速度的比较宇宙速度数值意义第一宇宙速度(环绕速度)7.9km/s卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度