高三物理一轮复习no.6人造天体的运动学案

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1、4.7人造天体的运动考纲要求：会求运动天体的各个参量，会求天体的第一宇宙速度，知道几种卫星【基础知识疏理】一、卫星的绕行角速度、周期与高度的关系（1）由，得，∴当h↑，v↓（2）由G=mω2（r+h），得ω=，∴当h↑，ω↓（3）由G，得T=∴当h↑，T↑二、三种宇宙速度：①第一宇宙速度（环绕速度）：v1=km/s，人造地球卫星的发射速度。也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的速度。②第二宇宙速度（脱离速度）：v2=km/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）：v3=km/s，使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。三、两种最常见的卫星⑴近地卫星。它们分

2、别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。神舟号飞船的运行轨道离地面的高度为340km，线速度约7.6km/s，周期约90min。⑵同步卫星：轨道半径是唯一确定的离地面的高度h=3.6×104km，而且该轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致即由西向东。四、卫星的超重和失重（1）卫星进入轨道前加速过程，卫星上物体．(2)卫星进入轨道后正常运转时，卫星上物体．【典型例题】1、求运动天体的参量例1.2007年4月24日，欧洲科学家宣布在太阳之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581c。这颗围绕红矮星Gliese581运行的星球有类

3、似地球的温度，表面可能有液态水存在，距离地球约为20光年，直径约为地球的1.5倍，质量约为地球的5倍，绕红矮星Gliese581运行的周期约为13天。假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道，下列说法正确是（）A.飞船在Gliese581c表面附近运行的周期约为13天B．飞船在Gliese581c表面附近运行时的速度大于7.9km/sC．人在Gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大D、Gliese581c的平均密度比地球平均密度小变式训练1.我国绕月探测工程的预先研究和工程实施已取得重要进展。设地球、月球的质量分别为m1、m2，半径分别为R1、R2，人造地球卫星的第一

4、宇宙速度为ｖ，对应的环绕周期为Ｔ，则环绕月球表面附近圆轨道飞行的探测器的速度和周期分别为（）Ａ．v，TＢ．v，TＣ．v，TＤ．v，变式训练2某人在某星球上以v0的初速度竖直上抛一物，经时间t落回原处，其星球半径为R，则在该星球上发射卫星的第一宇宙速度是多少？2、卫星的超重和失重例2一艘宇宙飞船在预定轨道上做匀速圆周运动，在该飞船的密封舱内，下列实验能够进行的是（）变式训练3一组太空人乘坐大空穿梭机，去修理位于离地球表面6．0×105m的圆形轨道上的哈勃太空望远镜H．机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜则在穿梭机前方数公里处，如图所示，设G为引力常数，而M

5、E为地球质量．（已知：地球半径为6．4×106m）（1）在穿梭机内，一质量为70kg的太空人的视重是多少？（2）①计算轨道上的重力加速度的值．②计算穿梭机在轨道上的速率和周期．3、卫星的变轨问题【例3】如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在P点点火加速，进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P，远地点为同步轨道上的Q），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点短时间加速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4。试比较v1、v2、v3、

6、v4的大小，并用小于号将它们排列起来______。Qv2v3Pv4v1变式训练42003年10月15日上午9时，我国在酒泉卫星发射中心成功发射“神舟五号”载人航天飞船，这是我国首次实现载人航天飞行，也是全世界第三个具有发射载人航天器能力的国家．“神舟五号”飞船长8.86m;质量为7990kg.飞船在达到预定的椭圆轨道后运行的轨道倾角为42.40，近地点高度200km，远地点高度约350km.实行变轨后，进入离地约350km的圆轨道上运行，飞船运动14圈后，于16日凌晨在内蒙古成功着陆．（地球半径Ro=-6.4×106m，地球表面重力加速度g=10m/s2，··＝5.48，计算结

7、果保留三位有效数字）求：（1)飞船变轨后在轨道上正常运行时的速度．（2)飞船在圆轨道上运行的周期．4、卫星的轨道问题：例4.同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星。（）A．它可以在地球上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的值B．它可以在地球上任一点的正上方，且离地心的距离是一定的。C．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值D．它只能在赤道的正上方，但离地心的距离是一定的5、天体运动中的能量问题【例5】在空中飞行了十多年的“和平号”航天站已失去动力，由于受大气阻