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1、宇宙飞翔编稿：周军审稿：吴楠楠【进修目的】1.会推导第一宇宙速率2.控制地球或天体的卫星各物理量的关联3.了解同步卫星的特色，了解三种宇宙速率4.了解卫星的变轨咨询题【要点梳理】要点一、天体咨询题的处置办法要点解释：1树破一种模子天体的活动可笼统为一个质点绕另一个质点做匀速圆周活动的模子2捉住两条思绪天体咨询题实践上是万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周活动法则的综合使用，处置咨询题的根本思绪有两条：应用在天体核心体外表或左近，万有引力近似即是重力即g为天体外表的重力减速率应用万有引力供给向心力。由此失掉一个根本的方程，式中a表现向心减速率，而向心减速率又有、如此几多种表白式，要依照详细咨询题
2、，把这几多种表白式代入方程，探讨相干咨询题。要点二、天然卫星要点解释：1. 天然卫星将物体以水平速率从某一高度抛出，当速率添加时，水平射程增年夜，速率增年夜到某一值时，物体就会绕地球做圆周活动，那么此物体就成为地球的卫星，天然地球卫星的向心力是由地球对卫星的万有引力来充任的(1)天然卫星的分类：卫星要紧有侦查卫星、通信卫星、导航卫星、气候卫星、地球资本勘察卫星、迷信研讨卫星、预保镳星跟测地卫星等品种(2)天然卫星的两个速率：发射速率：将天然卫星送入预约轨道运转所必需存在的速率围绕速率：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周活动所存在的速率因为发射进程中要克制地球的引力做功，因此发射速率越年夜，卫星离空中
3、越高，实践绕地球运转的速率越小向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要艰苦得多2卫星的轨道卫星绕地球活动的轨道能够是椭圆轨道，也能够是圆轨道卫星绕地球沿椭圆轨道活动时，地心是椭圆的一个核心，其周期跟半长轴的关联遵照开普勒第三定律卫星绕地球沿圆轨道活动时，因为地球对卫星的万有引力供给了卫星绕地球活动的向心力，而万有引力指向地心，因此，地心必需是卫星圆轨道的圆心卫星的轨道破体能够在赤道破体内(好像步卫星)，也能够跟赤道破体垂直，还能够跟赤道破体成任一角度，如以下图要点三、宇宙速率要点解释：1.第一宇宙速率围绕速率指天然卫星近地围绕速率，它是天然卫星在空中左近围绕地球做匀速圆周活动所必需存在的速率，是天
4、然卫星的最小发射速率，其巨细为阐明：1因为在天然卫星的发射进程中，火箭要克制地球的引力做功，因此将卫星发射到离地球越远的轨道，在空中上所需的发射速率就越年夜，故天然卫星的最小发射速率对应将卫星发射到近地外表运转，如今发射时的动能全体转化为绕行的动能而不需求转化为重力势能。2第一宇宙速率的推导依照万有引力供给向心力可得：因此假定曾经明白地球外表的重力减速率，那么由万有引力跟重力近似相称有因此2.第二宇宙速率逃逸速率在空中上发射物体，使之能够离开地球的引力感化，成为绕太阳活动的天然卫星或飞到其余行星上去所必需的最小发射速率，其巨细为3.第三宇宙速率在空中上发射物体，使之能够离开太阳的引力范畴，飞到
5、太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速率，其巨细为要点四、同步卫星要点解释：1.观点相干于空中活动且与地球自转存在一样周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通信卫星2.根本特点(1)同步卫星的运转偏向与地球自转偏向分歧(2)同步卫星的运转周期与地球自转周期一样且T24h(3)同步卫星的运转角速率即是地球自转的角速率(4)要与地球同步，卫星的轨道破体必需与赤道破体平行，又因为向心力是万有引力供给的，万有引力必需在轨道破体上，因此同步卫星的轨道破体均在赤道破体上，即一切的同步卫星都在赤道的正上方不克不及够定点在我国某地上空(5)同步卫星高度牢固小变一切同步卫星的周期T、轨道半径r、围绕速率v、角速率及向心
6、减速率a的巨细均一样由，知，因为T必定，因此r稳定，而rR+h，h为离空中的高度，又，代入数据T24h86400s，g9.8m/s2，R6400km，得h3.6104km也确实是说，同步卫星必需定位于赤道的正上方，离空中的高度约为3.6104km(6)同步卫星的围绕速率巨细必定：设其运转速率为v，因为，那么(7)三颗同步卫星作为通信卫星，那么可掩盖寰球(南北极有局部盲区)要点五、地球同步卫星与赤道上随地球做圆周活动的物体以及天然卫星的区不与联络要点解释：1地球同步卫星与赤道上随地球做圆周活动的物体相称于同轴滚动的物体，它们的角速率一样，周期一样，线速率关联遵照的关联；2地球同步卫星与天然卫星同
7、属于地球卫星，它们之间的关联遵照天体活动所需的向心力由万有引力供给，契合的公式是：，r越年夜a越小；，r越年夜v越小，r越年夜越小；，r越年夜T越年夜要点六、卫星的波动运转与变轨咨询题要点解释：当卫星的速率忽然添加时，即万有引力缺乏以供给向心力，卫星将做离心活动，离开本来的圆轨道，轨道半径变年夜，但卫星一旦进入新的轨道运转，由知，其运转速率要减小。当卫星的速率忽然减小时，即万有引力年夜于卫星所需的向心力，卫星将做向心活动，离开本来的圆轨道，轨道半径变小，但卫星一旦进入新的轨道运转，由知，其运转速率要添加。由此，要想使卫星进入更高一级轨道，就要减速；反之要减速。【典范例题】范例一、卫星运转的法则
8、例1、能够发射一颗如此的天然卫星，使其圆轨道()A与地球外表上某一纬线(非赤道)是共面的齐心圆B与地球外表上某一经线所决议的圆是共面的齐心圆C与地球外表上赤道线是共面的齐心圆，且卫星绝对地球外表是活动的D与地球外表上的赤道线是共面的齐心圆，但卫星绝对地球是活动的【谜底】C、D【剖析】天然地球卫星飞翔时，因为地球对卫星的引力作为它做圆周活动的向心力，而那个力的偏向肯定指向圆心，即指向地心，即一切无能源的卫星其轨道圆的圆心必定要跟地球的核心重合，不克不及是地轴上(除地心外)的某一点，故A是过错的因为地球同时绕着地轴在自转，因此卫星的轨道破体也不克不及够跟经线所决议的破体共面，因此B也是过错的绝对地
9、球外表活动的确实是同步卫星，它必需在赤道线破体内，且距空中有断定的高度，那个高度约为三万六千公里，而低于或高于该高度的天然卫星也是能够在赤道破体内活动的，只是因为它们自转的周期跟地球自转的周期不一样，就会相干于空中活动【总结升华】(1)天然地球卫星的轨道普通有三种：赤道轨道、极地轨道跟普通轨道独特特色是轨道核心必需跟地心重合(2)不跟某一经度重合的轨道，也不跟某一纬度重合的轨道(除赤道破体)现实上年夜概三万六千公里空中的赤道轨道上只要跟地球自转偏向一样的卫星才干称之为同步卫星，假如转向恰好与地球自转偏向相反，就不克不及称其为地球同步卫星了(3)发射到赤道轨道上的同步卫星为了节约能源，发射场合选
10、所在应尽能够接近赤道，且要借助地球自转的线速率【高清课程：天体的活动及航天技巧例1】【变式】火星有两颗卫星，分不是火卫一跟火卫二，它们的轨道近似为圆曾经明白火卫一的周期为7小时39分火卫二的周期为30小时18分，那么两颗卫星比拟A火卫一距火星外表较近B火卫二的角速率较年夜C火卫一的活动速率较年夜D火卫二的向心减速率较年夜【谜底】AC范例二、第一宇宙速率的使用例2、曾经明白地球的半径为R，地球外表的重力减速率为g，不思索地球自转的妨碍(1)推导第一宇宙速率v1的表白式；(2)假定卫星绕地球做匀速圆周活动，运转轨道间隔空中的高度为h，求卫星的运转周期T【剖析】(1)设卫星的品质为m，地球的品质为M
11、，地球外表处物体的品质为m，在地球外表左近满意，那么GMR2g，卫星遭到的万有引力供给做圆周活动的向心力，那么，将式代入式，失掉(2)联合式卫星遭到的万有引力为，由万有引力供给向心力得，两式联破解得【总结升华】第一宇宙速率是在天体外表发射卫星的最小发射速率，也是卫星近“地最年夜绕行速率，差别天体的第一宇宙速率普通差别求解第一宇宙速率常用或在G未知时除非预算类咨询题，普通不克不及把G作为曾经明白量，而平日用黄金代换或比拟法消去G求解【变式】南平综测某星球直径为d，宇航员在该星球外表以初速率竖直上抛一个物体，物体回升的最年夜高度为h，假定物体只受该星球引力感化，那么该星球的第一宇宙速率为【谜底】D
12、【思绪点拨】以初速率竖直上抛一物体，物体在重力感化下做匀减速直线活动，当物体速率减为0时，物体回升到最年夜高度，曾经明白初速率末速率跟位移，依照匀变速直线活动的速率位移关联能够求出该星球外表的重力减速率g，再依照万有引力供给向心力，求出该星球的第一宇宙速率【剖析】在该星球外表以初速率v0竖直上抛出一物体，那么该物体回升的最年夜高度为H由，得：，依照，而，得该星球的第一宇宙速率为：，故D准确，ABC过错；范例三、同步卫星的法则例3、用m表现地球通信卫星(同步卫星)的品质，h表现它离空中的高度，R0表现地球的半径，g0表现地球外表处的重力加水平，0表现地球自转的角速率，那么通信卫星所遭到的地球对它
13、的万有引力的巨细是()A即是0B即是C即是D以上后果均过错【谜底】B、C【剖析】依照万有引力定律，有，又因为，因此，地球对通信卫星的万有引力供给卫星的向心力，因此，又因，因此有，因此【总结升华】一切地球同步卫星的周期都一样，为24h，依照可知，一切同步卫星的轨道半径跟线速率、角速率的巨细都一样【高清课程：天体的活动及航天技巧例4】【变式】如以下图，A是地球的同步卫星另一卫星B的圆形轨道位于赤道破体内，离空中高度为h曾经明白地球半径为R，地球自转角速率为o，地球外表的重力减速率为g，O为地球核心1求卫星B的运转周期2如卫星B绕行偏向与地球自转偏向一样，某时辰A、B两卫星相距近来O、B、A在同不断
14、线上，那么至多经过多长时辰，它们再一次相距近来？【谜底】12例4、2016吉安市新余一中、吉安县中联考模仿假定有一载人宇宙飞船在赤道上空距空中高度为4200km的轨道绕地球做匀速圆周活动。地球半径约为6400km，地球同步卫星距空中高为36000km，宇宙飞船跟地球同步卫星绕地球同向活动，每当二者相距近来时，宇宙飞船就向同步卫星发射旌旗灯号，而后再由同步卫星将旌旗灯号发送到空中接纳站，某时辰二者相距最远，从现在开场，在一日夜的时辰内，接纳站共接纳到旌旗灯号的次数为A4次B6次C7次D8坎【谜底】C【剖析】据开普勒第三定律得：，R1=4200km+6400km，R2=36000km+6400km
15、，可知载人宇宙飞船的运转周期T1与地球同步卫星的运转周期T2之比为又曾经明白地球同步卫星的运转周期为一天即24h，因此载人宇宙飞船的运转周期，由匀速圆周活动的角速率，因此宇宙飞船的角速率为radh，同步卫星的角速率为radh当两者与太阳的连线是一条直线且位于地球异侧时，相距最远，如今追击间隔为R，即一个半圆，追击需求的时辰为：再次相遇追击间隔变为2R，即一个圆周，追击时辰为：能够得第一次相遇后残余时辰内实现追击次数为：，即残余时辰相遇6次，再加上第一次的相遇，接纳站共接纳到旌旗灯号的次数为7次，应选C。【总结升华】地球同步卫星第一次与宇宙飞船相遇的相位差是，当前每次相遇的相位差基本上2。范例四
16、、卫星的变轨活动例5、宝鸡三模如以下图是嫦娥三号奔月进程中某阶段的活动表现图，嫦娥三号沿椭圆轨道活动到近月点处变轨进入圆轨道，嫦娥三号在圆轨道做圆周活动的轨道半径为，周期为，曾经明白引力常量为，以下说法中准确的选项是A由题中含图中信息可求得月球的品质B由题中含图中信息可求得月球第一宇宙速率C嫦娥三号在处变轨时必需焚烧减速D嫦娥三号沿椭圈轨道活动到P处时的减速率年夜于沿圆轨道活动四处时的减速率【谜底】A【剖析】A、万有引力供给向心力：，得：，既依照轨道半径为，周期为，万有引力常量为，盘算出月球的品质，故A准确；B、万有引力供给向心力：，得：，此处的r指的是月球的半径，而不是嫦娥三号运转的轨道半径
17、，因此因为不明白月球半径，因此不克不及盘算月球第一宇宙速率，故B过错；C、椭圆轨道跟圆轨道是差别的轨道，航天飞机不克不及够自立改动轨道，只要在减速后，做近心活动，才干进入圆轨道，故C过错；D、嫦娥三号沿椭圈轨道活动到P处时跟沿圆轨道活动四处时，所受万有引力巨细相称，因此减速率巨细也相称，故D过错。【总结升华】留意在求解月球的“第一宇宙速率时，r指的是月球的半径，而不是嫦娥三号运转的轨道半径。范例五、有关航天咨询题的剖析例6、我国履行初次载人航天飞翔的神州五号飞船于2003年10月15日在中国酒泉卫星发射核心发射升空飞船由长征-2F运载火箭先送入近所在为A、远所在为B的椭圆轨道，在B点施行变轨后
18、，再进入预约圆轨道，如以下图。曾经明白飞船在预约圆轨道上飞翔n圈所用时辰为t，近所在A距空中高度为h1，地球外表重力减速率为g，地球半径为R，求：1飞船在近所在A的减速率aA为多年夜？2远所在B距空中的高度h2为几多？BA预约圆轨道地球【剖析】1设地球品质为M，飞船的品质为m飞船在A点遭到的地球引力为地球外表的重力减速率由牛顿第二定律得2飞船在预约圆轨道飞翔的周期由牛顿活动定律得解得例7、侦查卫星在经过地球南北极上空的圆轨道上运转，它的运转轨道距空中高度为h，要使卫星在一天的时辰内将空中上赤道上在日照前提下的所在全都摄上去，卫星在经过赤道上空时，卫星上的摄像机至多应拍摄空中上赤道圆周的弧长是几
19、多?设地球半径为R，空中上的重力减速率为g，地球自转周期为T【剖析】侦查卫星围绕地球一周，经过有日照的赤道一次，在卫星一个周期时辰(设为T1)边疆球自转的角度为，只需角所对应的赤道弧长能被拍摄上去，那么一地利辰内，空中上赤道上在日照前提下的所在都能被拍摄上去设侦查卫星的周期为T1，地球对卫星的万有引力为卫星做圆周活动的向心力，卫星的轨道半径rR+h，依照牛顿第二定律，那么，在地球外表的物体重力近似即是地球的万有引力，即联破解得侦查卫星的周期为，曾经明白地球自转周期为T，那么卫星绕行一周，地球自转的角度为，摄像机应拍摄赤道圆周的弧长为角所对应的圆周孤长，应为【总结升华】侦查卫星实践上是极地卫星，也被称为特务卫星，它的轨道破体与赤道破体相垂直，因此该卫星可拍摄到地球上任何所在