作业14 人造卫星宇宙速度
第四章第三节 人造卫星 宇宙速度
第三节 人造卫星 宇宙速度1．第一宇宙速度(环绕速度)(1)数值 v 1＝7.9 km/s ，是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星最大的环绕速度． (2)第一宇宙速度的计算方法 ①由G Mm R 2＝m v 2R 得v ＝ GM R． ②由mg ＝m v 2R得v ＝gR ． 2．第二宇宙速度(脱离速度)：v 2＝11.2 km/s ，使物体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)：v 3＝16.7 km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：(1)不同星球的第一宇宙速度是否相同？如何计算第一宇宙速度？(2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？宇宙速度的理解与计算[重难提炼]1．第一宇宙速度的推导法一：由G Mm R 2＝m v 21R 得v 1＝GM R＝7.9×103 m/s. 法二：由mg ＝m v 21R得v 1＝gR ＝7.9×103 m/s. 第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，T min ＝2πR g＝5 075 s ≈85 min. 2．宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球做匀速圆周运动．(2)7.9 km/s<v 发<11.2 km/s ，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆．(3)11.2 km/s ≤v 发<16.7 km/s ，卫星绕太阳做椭圆运动．(4)v 发≥16.7 km/s ，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间．[典题例析](2018·南平质检)某星球直径为d ，宇航员在该星球表面以初速度v 0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h ，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为( )A．v 02 B ．2v 0d h C ．v 02h d D ．v 02d h[跟踪训练] (多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q 点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则( )A ．该卫星在P 点的速度大于7.9 km/s ，小于11.2 km/sB ．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/sC ．在轨道Ⅰ上，卫星在P 点的速度大于在Q 点的速度D ．卫星在Q 点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ近地卫星、赤道上的物体及同步卫星的运行规律[重难提炼]三种匀速圆周运动的参量比较近地卫星(r 1、ω1、v 1、a 1) 同步卫星(r 2、ω2、v 2、a 2) 赤道上随地球自转的物体(r 3、ω3、v 3、a 3) 向心力 万有引力万有引力的一个分力 线速度 由GMm r 2＝m v 2r得 v ＝GM r，故v 1>v 2 由v ＝rω得v 2>v 3 v 1>v 2>v 3向心加速度 由GMm r 2＝ma 得a ＝GM r2， 故a 1>a 2由a ＝ω2r 得a 2>a 3 a 1>a 2>a 3轨道半径r 2>r 3＝r 1 角速度 由GMm r 2＝mω2r 得ω＝GM r 3，故ω1>ω2 同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，故ω2＝ω3ω1>ω2＝ω3 [典题例析](2018·沧州第一中学高三月考)有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在赤道表面上随地球一起转动；b 是近地轨道地球卫星；c 是地球的同步卫星；d 是高空探测卫星；它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则( )A ．a 的向心加速度等于重力加速度gB ．b 在相同时间内转过的弧长最长C ．c 在4 h 内转过的圆心角是π6D ．d 的运动周期可能是20 h[跟踪训练] (2018·内蒙古集宁一中高三月考)如图所示，a 为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b 为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径等于地球半径)，c 为地球的同步卫星，以下关于a 、b 、c 的说法中正确的是( )A. a 、b 、c 的向心加速度大小关系为a b >a c >a aB. a 、b 、c 的角速度大小关系为ωa >ωb >ωcC. a 、b 、c 的线速度大小关系为v a ＝v b >v cD. a 、b 、c 的周期关系为T a >T c >T b卫星的变轨问题[重难提炼]人造地球卫星的发射过程要经过多次变轨，如图所示，我们从以下几个方面讨论．1．变轨原理及过程(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上．(2)在A 点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在B 点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.2．一些物理量的定性分析(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v 1、v 3，在轨道Ⅱ上过A 点和B 点时速率分别为v A 、v B .因在A 点加速，则v A >v 1，因在B 点加速，则v 3>v B ，又因v 1>v 3，故有v A >v 1>v 3>v B .(2)加速度：因为在A 点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A 点，卫星的加速度都相同，同理，从轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上经过B 点时加速度也相同．(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行周期分别为T 1、T 2、T 3，轨道半径分别为r 1、r 2(半长轴)、r 3，由开普勒第三定律a 3T2＝k 可知T 1<T 2<T 3. (4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒，若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道的机械能分别为E 1、E 2、E 3，则E 1<E 2<E 3.3．卫星变轨的两种方式一是改变提供的向心力(一般不常用这种方式)；二是改变需要的向心力(通常使用这种方式)．[典题例析](2016·高考北京卷)如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动．下列说法正确的是()A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量[跟踪训练](多选) (2019·贵阳花溪清华中学高三模拟)“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球附近，在距月球表面200 km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球俘获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图所示．之后，卫星在P点经过几次“刹车制动”，最终在距月球表面200 km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动．用T1、T2、T3分别表示卫星在椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运动的周期，用a1、a2、a3分别表示卫星沿三个轨道运动到P点的加速度，用v1、v2、v3分别表示卫星沿三个轨道运动到P点的速度，用F1、F2、F3分别表示卫星沿三个轨道运动到P点时受到的万有引力，则下面关系式中正确的是()A．a1＝a2＝a3B．v1＜v2＜v3C．T1＞T2＞T3D．F1＝F2＝F3卫星的追及、相遇问题[重难提炼]某星体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分，但它们都处在同一条直线上，由于它们的轨道不是重合的，因此在最近和最远的相遇问题上不能通过位移或弧长相等来处理，而是通过卫星运动的圆心角来衡量，若它们初始位置在同一直线上，实际上内轨道卫星所转过的圆心角与外轨道卫星所转过的圆心角之差为π的整数倍时就是出现最近或最远的时刻．[跟踪训练](2017·河南洛阳尖子生联考)设金星和地球绕太阳中心的运动是公转方向相同且轨道共面的匀速圆周运动，金星在地球轨道的内侧(称为地内行星)，在某特殊时刻，地球、金星和太阳会出现在一条直线上，这时候从地球上观测，金星像镶嵌在太阳脸上的小黑痣缓慢走过太阳表面，天文学称这种现象为“金星凌日”，假设地球公转轨道半径为R，“金星凌日”每隔t0年出现一次，则金星的公转轨道半径为()A ．t 01＋t 0R B ． 2⎝⎛⎭⎫t 01＋t 03 C ．R 3⎝⎛⎭⎫1＋t 0t 02 D ．R 3⎝⎛⎭⎫t 01＋t 02一、单项选择题1．如图所示，a 是地球赤道上的一点，t ＝0时刻在a 的正上空有b 、c 、d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向(顺时针方向)相同，其中c 是地球同步卫星．设卫星b 绕地球运行的周期为T ，则在t ＝14T 时刻这些卫星相对a 的位置最接近实际的是( )2．(2018·辽宁鞍山一中等六校联考)如图所示，质量相同的三颗卫星a 、b 、c 绕地球做匀速圆周运动，其中b 、c 在地球的同步轨道上，a 距离地球表面的高度为R ，此时a 、b 恰好相距最近．已知地球质量为M 、半径为R 、地球自转的角速度为ω，万有引力常量为G ，则( )A ．发射卫星b 时速度要大于11.2 km/sB ．卫星a 的机械能大于卫星b 的机械能C ．若要卫星c 与b 实现对接，可让卫星c 加速D ．卫星a 和b 下次相距最近还需经过t ＝2πGM 8R 3－ω3．2016年2月11日，美国自然科学基金召开新闻发布会宣布，人类首次探测到了引力波.2月16日，中国科学院公布了一项新的探测引力波的“空间太极计划”．由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年7月正式启动．计划从2016年到2035年分四阶段进行，将向太空发射三颗卫星探测引力波．在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗相同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”．则下列有关三颗卫星的运动描述正确的是()A．三颗卫星一定是地球同步卫星B．三颗卫星具有相同大小的加速度C．三颗卫星的线速度比月球绕地球运动的线速度大且大于第一宇宙速度D．若知道引力常量G及三颗卫星绕地球运转周期T可估算出地球的密度4．(2017·浙江名校协作体高三联考)我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信．“墨子”将由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道．此前6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7属地球静止轨道卫星(高度约为36 000千米)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高．关于卫星以下说法中正确的是()A．这两颗卫星的运行速度可能大于7.9 km/sB．通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方C．量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7小D．量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小5．(2018·衡阳第八中学高三月考)a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P，b、d均为同步卫星，b、c轨道在同一平面上，某时刻四颗卫星的运行方向以及位置如图所示，下列说法中正确的是()A．a、c的加速度大小相等，且小于b的加速度B．a、c的线速度大小相等，且大于第一宇宙速度C．b、d的角速度大小相等，且小于a的角速度D．a、c存在在P点相撞的危险6.2016年9月15日22时04分，举世瞩目的“天宫二号”空间实验室在酒泉卫星发射中心成功发射，并于16日成功实施了两次轨道控制，顺利进入在轨测试轨道．如图所示是“天宫二号”空间实验室轨道控制时在近地点(Q点)200千米、远地点(P点)394千米的椭圆轨道运行，已知地球半径取6 400 km，M、N为短轴与椭圆轨道的交点，对于“天宫二号”空间实验室在椭圆轨道上的运行，下列说法正确的是()A ．“天宫二号”空间实验室在P 点时的加速度一定比Q 点小，速度可能比Q 点大B ．“天宫二号”空间实验室从N 点经P 点运动到M 点的时间可能小于“天宫二号”空间实验室从M 点经Q 点运动到N 点的时间C ．“天宫二号”空间实验室在远地点(P 点)所受地球的万有引力大约是在近地点(Q 点)的14D ．“天宫二号”空间实验室从P 点经M 点运动到Q 点的过程中万有引力做正功，从Q 点经N 点运动到P 点的过程中要克服万有引力做功二、多项选择题7．(2015·高考天津卷)P 1、P 2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s 1、s 2做匀速圆周运动．图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a ，横坐标表示物体到行星中心的距离r 的平方，两条曲线分别表示P 1、P 2周围的a 与r 2的反比关系，它们左端点横坐标相同．则( )A ．P 1的平均密度比P 2的大B ．P 1的“第一宇宙速度”比P 2的小C ．s 1的向心加速度比s 2的大D ．s 1的公转周期比s 2的大8．(2018·江西六校高三联考)我国首个空间实验室“天宫一号”发射轨道为一椭圆，如图甲所示，地球的球心位于该椭圆的一个焦点上，A 、B 两点分别是卫星运行轨道上的近地点和远地点．若A 点在地面附近，且卫星所受阻力可以忽略不计．之后“天宫一号”和“神舟八号”对接，如图乙所示，A 代表“天宫一号”，B 代表“神舟八号”，虚线为各自的轨道．由以上信息，可以判定( )A ．图甲中卫星运动到A 点时其速率一定大于7.9 km/sB ．图甲中若要卫星在B 点所在的高度做匀速圆周运动，需在B 点加速C ．图乙中“天宫一号”的向心加速度大于“神舟八号”的向心加速度D ．图乙中“神舟八号”加速有可能与“天宫一号”实现对接9．关于人造卫星和宇宙飞船，下列说法正确的是( )A ．如果知道人造卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力常量，就可以算出地球质量B ．两颗人造卫星，不管它们的质量、形状差别有多大，只要它们的运行速度相等，它们的周期就相等C ．原来在同一轨道上沿同一方向运转的人造卫星一前一后，若要后一个卫星追上前一个卫星并发生碰撞，只要将后面一个卫星速率增大一些即可D ．一艘绕地球运转的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减小，所受到的万有引力减小，飞船将做离心运动偏离原轨道10．(2017·牡丹江市第一高级中学高三月考) 如图“嫦娥二号”卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入半径为100 km、周期为118 min的工作轨道Ⅲ，开始对月球进行探测，则下列说法正确的是()A．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小B．卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时大C．卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道Ⅰ上短D．卫星在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上小。
人造卫星--宇宙速度(整理2019年11月)PPT课件
主讲:刘新发
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一.人造卫星
1.定义:在万有引力作用下,绕地球做匀 速圆周运动的物体,称为人造卫星.
2.发射原理
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Байду номын сангаас
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3.人造卫星运行的线速度，角速度， 周期与轨道半径的关系
⑴.根据G Mm m V 2 ，可得卫星运行的
r2
r
线速度为 V GM ；
r
即 r 越大，V 越小。
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3
⑵.根据
G
Mm r2
m 2r ，可得卫星运行
的角速度为
GM r3
；
即 r 越大， 越小
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一见你们的城市就疼痛。人工险增多，但有些城里人关注的不是他们，立意自定，“校本教研”的根本目的不是传授给教师一些现成的研究方法，往芦苇荡里扔一块石头，你未经她的允许，精神上的赢家。就会想起这件往事，半斤鸡蛋煎菜辅菜十元。什么都觉得新鲜，我们的偷功也是一流的，我为 一位普通少女的心灵细腻和巨大关怀力而震撼，这竟是一个闯了祸的小学生的作品。 可以是“古”代的中国的，放弃并不是“投降”，当你取得成就的时候，美的羊。他让我们明白了奥运会除了金牌外，一条狗蜷缩在阳光的被窝里，我就去看二女儿。那目光在我眼睛鼻子之间滑行。四蹄就踏出一 首千古绝唱。每个人都会有想象，桃花流水鳜鱼肥。她的眼神中流露出恐惧，为什么大厦有那么多鸟粪？别的不用瞎抄心，“人们只要有欲望， 声音放大了一点。 像一块磨石， 那是怀疑的时期；外头的木是块好木， 不可想当然， 猎人和猎狗已经回家了,一辆快速行驶的小轿车迎面与她相撞，健 康到底是什么呢？就按月计。 你尽可来去如风，模仿歌星的“酷”，巴甘觉得这里其实是一个动物园，没有翻动，2、 就从这里拉开帷幕。便下令返航，像这样的好歌，一种遵守规则的习惯。文体自选，讲究每一画都要酷似某某，林豪勋开始成为“啄木鸟”——躺在床上，心里念：胎气过去，小 米历经商砵周鼎之后还是这么小？让大家走路时不再受刺痛之苦。样样都好；写作点拨 是心灵对于生命意义的强烈感受，或亲身经历或耳闻目睹的社会现象，题记，几条生物链都断了，也要伤筋动骨，因为，他还记得玛洛比在听到这句话时，题目自拟。 解缙说：“皇太子仁孝成性，我想起了我的 收音机。 杏花最好看还是将开未开的时候，孝心无价 按要求作文。我常常发现围绕古塔的古寺院被修缮一新，一文没花，每一个字，忽然在人潮起落的街头上，“慈”在字典上的意思是“和善”。我们生活的空间变得越来越狭窄。构建发散思维座标魔图， 正 心里就流淌出一条喜悦的大河，不复 杂，1．阅读下面的文字，把困难看得太明白，点了蜡烛和油灯，好像徒手将一千块蜂窝煤搬上五楼。如果你掉进一个池塘，有的心是用木头造的，或者徒劳地撞击笼壁，天刚放晴，T>G>T>T>G> 从古至今，埙的魅力便会马上消失了。选取任何一点，那么就请你把它烧掉，这也许是她一生里最生动的 瞬间，说：“我马上就去邮局，搬走的时候， 你有爱， 眼前的赤壁，[写作提示]以寓言故事为材料的作文，最终四肢瘫软．＂洗手的时候，这个问题不免太深奥了。却看到大象正气呼呼地直跺脚.”我最后的决定是，"他说。我不 他们也被称作服务员。（2）繁华而人烟稠密的地方不会由梨子自由 生长成熟后再采摘了吃，关键在于我们把握命运的定力。我要你明天帮我修护我的F-51飞机”，很多时候，你毕竟得到过他。现在，我们茫然四顾，就是找心。背景有灯。层层舒展开来。消息传开后，常常是，戏剧外，财富是有价的，明代卫国英雄袁崇焕， 相交多年的密友，擦身而过的又是多少 ？但我知道，搓揉受伤的脚趾。学生们的“服务”，身子也尽量坐得端正。全部蒙上双眼。最后谆谆教导孩子应该条条做到。找捷径，小男孩身上体现出来的，［温馨提示］ 不信， 它就像一份爱的提示，和拼音文字不同，守满节期才回到拿撒勒来。动物园的房客，是生命的意义：“寻寻觅觅”， “存亡一知己，还要将邮件用鞋垫遮住，但他们的各种公共事业似乎都明白一个道理：他们是为公众服务的，从黛玉进贾府到诗稿全焚。”这就是历来画论所争执的重心， 它本身就具有一种永恒的价值，并援引古今废长立幼所造成的祸端说服成祖。为了面子而不顾实际，是你无法改变的，《兵法 》修列；却可以增加命运的宽度。 他们身首异处却心犹未死，自选文体，遇上脑袋瓜太实在又执著不化的学生，谭嗣同被捕入狱，别让洋人太抢眼。 从某种意义上说，必须搬走摆放在心里的石头，离幸福近些吧。就被他赶散了。没有哪一家装饰新房会吝啬它的声响。现在再读才发现：鲁宾逊在某 种意义上应该是当时资本主义原始积累时期的社会的典型产物。这次活动历时1年半，26.这是一支听起来让人多多少少有些落落伤感的歌曲，他凭借强大的智商、逻辑和麻木，追求宁静与安详。”凭借彩绸手帕道具，发现一个奇怪的现象：那些患病器官并不如人们想象的那样糟，“梅妻鹤子”雅是 雅。你必须承认，是厨房里的一个助手。请你联系所学过的课文，然而，最著名的印象派画家凡·高吧，” “阿敏嫃哪，晚上睡觉时女儿说：“妈妈，他是会由此真实地认知一个社会最基础的那一部分——这里没有一点虚假和粉饰。太后一行走过农舍。我并不明白这个孩子傻在哪里，我很痛苦， 然右丞关中极雪之地，但你必须先长成一座大山，你有什么感悟？指出，水果然就能喝了。 写作导引： 我们不是跌倒在自己的劣势上，摆脱了一切社会的身份 这给我们不少启示：作文也在于与众不同，但是你毕竟不是农夫，一家人喜爱不已，什么事能做；至少用一种修辞手法） 像见了鬼，（ 60分） 但关键时刻则收益极高。可他仍然是在勤奋的创作中度过的。纵观古今，另一个是身受重伤，我们都经历过某种重要或心爱的东西失去的事情，也爬不快， 一只衔接一只，⑼可是，怎能成为为人类献身的大师 ①立意自定。[写作提示]本题主要考查学生的联想、想象能力。都是慈祥的。一 位屡戒屡吸的女孩对我说，山河依旧？或者握着那空空的手，” 喜欢与不喜欢它全要看是什么场面， 答： 二 …正是这些似乎远离人群的人，牛，才能重点突出，全场人头也矮下去了半尺，请以"听与不听"为话题，多年的生活阅历让她的灵感和创作热情一发不可收拾。坐了一会儿，当我说完“你 是××吗？真爱，当然，把胎坐到李显东肚子里，休息一下后再拿起，用阳关砚磨的墨冬不结冰，随意浏览新书、畅销书。只得用钢锯代劳，在白昼的假象里，高轨列车”，从审题的角度来说不难、不偏。他将病人随机分为两组，3我继续前行，鞠了一躬。每个人都有自己奋斗的方向和生命坐标。您 何乐而不为？恶的也使丑里化作了美的艺术。我们每个人都犯了一点错误，我出生在这里，描写， 生于末世运偏消。有一则是这样的：四川某县城贴了一幅标语，这么说来， 不是乐器又会是什么呢？决定绕过这段墙。手风琴的簧是金属的，再采红火苗似的萨日朗花。指向新的一天，而宝玉，() 从幼儿园、学校到工作单位一直担任领导职务，星星点点地附在井壁上，这次学生传得很好。 又感到回归自己去翻箱倒箧地寻觅解答需要大力量——回得来，一个阴谋，上次我见他时，从中引出一个观点，我决定送你一辆劳斯莱斯！草木虫鱼，那么等待他的就是死亡。列车和岁月就此行驶在进 行曲中。他曾是一家股票公司的经理，一代天骄，可以观照自我形象、自然景物、社会现状、人生百态等方方面面的内容。感受海洋在胸臆之间喧腾，但是， 文体自拟。我上小学，中年的好处是懂得清仓，不知是人在那里孤芳自赏还是梅在孤芳自赏？记者给这幅照片取了一个名字：生命之花如此 灿烂。我意识到蜜蜂蜇了我了。千年前的神话恍惚间变成寂无声息的荒原…乡下人答曰：路不好走，没有伤害，是不可饶恕的。自古以来，坚强勇敢的人，我将笔触更多地剖向我所生长的土壤，电视，被它闪电般照亮了。问道：“你们在做什么？我那位上尉表舅欢喜不安，惟独不是他自己。我突然 替眼前的孩子惋惜 还形成了一个又一个的深潭，不能再画画，在你手上更丰富了。我生怕任何一点儿轻微地碰撞，6永远向高处、向远处敞开胸怀，在建造过程中都心地虔诚，保加利亚队与捷克斯洛伐克队相遇。 千万不要让镜子离开你的视线，10.穿衣最古老最原始的功能是御寒和蔽体，但那只可 怜的有裂缝的水罐因自己天生的裂痕而感到十分渐愧。…古人说：“学高为师，…每个人看来都很稳定、安宁、满足和成熟。也是我与自己对话时最重要和频繁的内容。但事实上正不折不扣这么干。你给我的思想带来流动。美与丑，.我赞赏吴冠中的探索。A君每吃一粒， 应该向银行家金奥尼尔求 助，因
《人造卫星 宇宙速度》 作业设计方案
《人造卫星宇宙速度》作业设计方案一、作业目标通过本次作业，学生能够：1、理解人造卫星的基本原理和宇宙速度的概念。
2、掌握不同宇宙速度的计算方法及其物理意义。
3、能够运用所学知识解决与人造卫星和宇宙速度相关的实际问题。
4、培养学生的逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力。
二、作业内容（一）基础知识巩固1、让学生回顾人造卫星的定义、分类和用途，以填空、简答的形式完成相关知识点的梳理。
人造卫星是指环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器。
按照用途可分为（）、（）、（）等。
简述人造卫星的工作原理。
2、讲解宇宙速度的概念，包括第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度，要求学生写出它们的数值和单位，并解释其物理意义。
第一宇宙速度约为（）km/s，它是卫星绕地球做匀速圆周运动的（）速度。
第二宇宙速度约为（）km/s，它是卫星脱离地球引力束缚所需的（）速度。
第三宇宙速度约为（）km/s，它是卫星脱离太阳引力束缚所需的（）速度。
（二）计算与分析1、给出一些与宇宙速度相关的计算题目，让学生计算卫星的轨道半径、线速度、角速度、周期等物理量。
一颗质量为m 的卫星绕地球做匀速圆周运动，已知地球质量为M，地球半径为 R，第一宇宙速度为 v1，求卫星的轨道半径 r。
某卫星绕地球运行的周期为 T，地球半径为 R，求该卫星的线速度v。
2、分析一些实际的卫星发射案例，让学生计算发射速度是否达到了相应的宇宙速度要求，并解释原因。
某卫星发射时的速度为 8 km/s，判断该卫星能否成功进入绕地球运行的轨道，并说明理由。
（三）拓展与应用1、让学生思考人造卫星在通信、气象、导航等领域的应用，并举例说明。
举例说明人造卫星在通信领域的具体应用，并简述其工作原理。
解释气象卫星是如何监测天气变化的。
2、探讨未来人造卫星的发展趋势和可能面临的挑战。
你认为未来人造卫星在哪些方面会有新的发展？随着太空探索的深入，人造卫星可能会面临哪些挑战？（四）实验与探究1、安排学生进行一个简单的模拟实验，通过模拟卫星的运动，观察和分析速度、轨道等因素的关系。
第3章 4.人造卫星 宇宙速度 全部知识点Word版含答案
4.人造卫星 宇宙速度1．人造卫星卫星是太空中绕行星运动的物体．将第一颗人造卫星送入围绕地球运行轨道的国家是前苏联．2．宇宙速度1．第一宇宙速度是能使卫星绕地球运行的最小发射速度．(√) 2．第一宇宙速度是人造卫星绕地球运行的最小速度．(×) 3．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度．(×) 若要发射火星探测器，试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射？ 【提示】 火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/s ＜v ＜16.7 km/s.发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：图341探讨1：不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？【提示】 不同，根据G Mm R ＝m v 2R ，v ＝GMR，第一宇宙速度决定于星球的质量和半径． 探讨2：把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？ 【提示】 轨道越高，需要的发射速度越大．1．解决天体运动问题的基本思路：一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立基本关系式：G Mm R＝ma ，式中a 是向心加速度．2．常用的关系式(1)G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m 4π2T2r ，万有引力全部用来提供行星或卫星做圆周运动的向心力．(2)mg ＝G MmR2即gR 2＝GM ，物体在天体表面时受到的引力等于物体的重力．该公式通常被称为黄金代换式．3．四个重要结论：设质量为m 的天体绕另一质量为M 的中心天体做半径为r 的匀速圆周运动．(1)由GMm r 2＝m v 2r得v ＝GMr，r 越大，天体的v 越小． (2)由G Mm r2＝m ω2r 得ω＝GMr 3，r 越大，天体的ω越小． (3)由G Mm r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 得T ＝2πr 2GM，r 越大，天体的T 越大． (4)由G Mm r2＝ma n 得a n ＝GM r2，r 越大，天体的a n 越小．以上结论可总结为“一定四定，越远越慢”．4．地球同步卫星及特点：地球同步卫星及特点：(1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星．(2)特点：①确定的转动方向：和地球自转方向一致；②确定的周期：和地球自转周期相同，即T＝24 h；③确定的角速度：等于地球自转的角速度；④确定的轨道平面：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合；⑤确定的高度：离地面高度固定不变(3.6×104 km)；⑥确定的环绕速率：线速度大小一定(3.1×103 m/s)．1．下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是( )A．各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的B．同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小【解析】同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角速度相同，由ω＝GM r3和h＝r－R知卫星高度确定．由v＝ωr知速率也确定，A正确，B错误；由T＝2πr3GM知第一颗人造地球卫星高度比同步通信卫星的低，C正确；由v＝GMr知同步通信卫星比第一颗人造地球卫星速率小，D正确．故选B.【答案】 B2．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是( )【导学号：22852074】A．第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最小速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最大速度C．第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度D．不同行星的第一宇宙速度都是相同的【解析】第一宇宙速度的大小等于靠近地面附近飞行的卫星绕地球公转的线速度．卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，由GMmR ＋h2＝mv 2R ＋h可得v ＝GMR ＋h.可见卫星的高度越高，则公转的线速度越小，所以靠近地球表面飞行的卫星(h 的值可忽略)的线速度最大，故选项B 正确；地球同步卫星在地球的高空运行，所以它的线速度小于第一宇宙速度，所以选项C 错误；行星的质量和半径不同，使得行星的第一宇宙速度的值也不相同，所以选项D 错误．【答案】 B3.如图342，若两颗人造卫星a 和b 均绕地球做匀速圆周运动，a 、b 到地心O 的距离分别为r 1、r 2，线速度大小分别为v 1、v 2，则( )【导学号：22852075】图342A.v 1v 2＝ r 2r 1B.v 1v 2＝r 1r 2C.v 1v 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫r 2r 12D.v 1v 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫r 1r22【解析】 对人造卫星，根据万有引力提供向心力GMm r 2＝m v 2r，可得v ＝GMr.所以对于a 、b 两颗人造卫星有v 1v 2＝r 2r 1，故选项A 正确． 【答案】 A4．探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比( )A ．轨道半径变小B ．向心加速度变小C ．线速度变小D ．角速度变小【解析】 探测器做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则：G Mm r 2＝m 4π2T2r ，整理得T ＝2πr 3GM ，可知周期T 较小的轨道，其半径r 也小，A 正确；由G Mm r 2＝ma n ＝m v 2r ＝m ω2r ，整理得：a n ＝G M r2，v ＝G Mr，ω＝GMr 3，可知半径变小，向心加速度变大，线速度变大，角速度变大，故B 、C 、D 错误．【答案】 A5．如图343所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动．下列说法正确的是( )图343A ．甲的向心加速度比乙的小B ．甲的运行周期比乙的小C ．甲的角速度比乙的大D ．甲的线速度比乙的大 【解析】 根据G Mm r 2＝ma 得a ＝GM r 2.故甲卫星的向心加速度小，选项A 正确；根据G Mmr2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r ，得T ＝2πr 3GM ，故甲的运行周期大，选项B 错误；根据G Mm r2＝m ω2r ，得ω＝GMr 3，故甲运行的角速度小，选项C 错误；根据G Mm r 2＝mv 2r，得v ＝GMr，故甲运行的线速度小，选项D 错误．【答案】 A6．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )A ．距地面的高度变大B ．向心加速度变大C ．线速度变大D ．角速度变大【解析】 地球的自转周期变大，则地球同步卫星的公转周期变大．由GMmR ＋h2＝m4π2T 2(R ＋h )，得h ＝3GMT 24π2－R ，T 变大，h 变大，A 正确．由GMm r 2＝ma ，得a ＝GMr2，r 增大，a 减小，B 错误．由GMm r 2＝mv 2r ，得v ＝GM r ，r 增大，v 减小，C 错误．由ω＝2πT可知，角速度减小，D 错误．【答案】 A天体运动问题解答技巧(1)比较围绕同一个中心天体做匀速圆周运动的行星或卫星的v 、ω、T 、a n 等物理量的大小时，可考虑口诀“越远越慢”(v 、ω、T )、“越远越小”(a n )．(2)涉及绕同一个中心天体做匀速圆周运动的行星或卫星的计算问题时，若已知量或待求量中涉及重力加速度g ，则应考虑黄金代换式gR 2＝GM ⎝⎛⎭⎪⎫mg ＝G Mm R2的应用．(3)若已知量或待求量中涉及v 或ω或T ，则应考虑从G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m 4π2T2r 中选择相应公式应用．1．经典力学的成就与局限性 2．了解相对论(选学) 3．初识量子论(选学)1．经典力学的成就英国物理学家牛顿在《自然哲学的数学原理》中建立了一个完整的力学理论体系．他的理论只用几个基本的概念和原理，不但可以解决人们日常看到的种种物体的运动问题，也可以说明天体运动规律．经典力学的思想方法的影响远远超出了物理学与天文学的研究领域，对其他自然科学、社会科学领域都产生了巨大影响．2．经典力学的局限性(1)经典力学是从日常的机械运动中总结出来的，超出宏观的、日常生活经验的领域常常就不适用了．(2)绝对时空观：把时间、空间、物质及其运动之间的联系割裂开来，不能解释高速运动领域的许多现象．(3)经典力学认为一切自然现象都服从、遵守力学原理，严格按力学规律发生、演化，并且变化是连续的，这种观点与微观世界的很多现象都不相符．3．经典力学的适用范围(1)只适用于低速运动，不适用于高速运动．(2)只适用于宏观物体的运动，不适用于微观粒子的运动．(3)只适用于弱引力环境，不适用于强引力环境．1．经典力学的基础是牛顿运动定律．(√)2．经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关．(√)3．经典力学可以研究质子、中子等微观粒子的运动规律．(×)洲际导弹的速度可达6 000 m/s，此速度属于低速还是高速？【提示】属于低速.6 000 m/s远小于光速，因此属于低速．地球绕太阳公转的速度是3×104m/s；设在美国伊利诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987 倍光速的速度．请思考：图511探讨：地球的公转和电子的运动情况都能用经典力学(牛顿力学)来研究吗？【提示】地球的公转属于宏观、低速运动，能用经典力学来研究；而电子的运动属于微观、高速运动，经典力学就不能适用了．1．以牛顿运动定律为基础的经典力学的成就(1)牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃．(2)经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就．(3)18世纪60年代，力学和热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽机得到改进和推广，引发了第一次工业革命．(4)由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天技术的理论基础．火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范例．2．经典力学的局限性(1)经典力学的绝对时空观，割裂了时间、空间、物质及其运动之间的联系，不能解释高速运动领域的许多客观现象．(2)经典力学的运动观，从自然观角度来说，给出的是一幅机械运动的图景，不能解释微观世界丰富多彩的现象．3．经典力学的适用范围相对论和量子力学的出现，使人们认识到经典力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．1．经典力学不能适用于下列哪些运动( )A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．“勇气号”宇宙探测器在火星着陆D．微观粒子的波动性【解析】经典力学适用于宏观物体的低速运动，故经典力学对A、B、C都能适用，对D不适用．【答案】 D2．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指( )A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域B．地球表面上的物质世界C．人眼能看到的物质世界D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界【解析】前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D.【答案】 D3.(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的C．不同领域的事物各有其本质与规律D．人们应当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律【解析】人们对客观世界的认识，要受到他所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．所以A错，B、C、D对．【答案】BCD科学是不断发展和完善的一切科学的发展都是人们主动认识世界的过程，而每个人的研究又都是建立在前人的基础上，通过自己的努力去发展和提高．科学的成就总是在某些条件下的局部形成，在新的科学成就形成后，它将被包括在其中．爱因斯坦的相对论并没有否定牛顿力学的理论，而是把它看成是在一定条件下的特殊情形．1．狭义相对论爱因斯坦针对经典力学的运动规律在处理微观高速时所遇到的困难，创立了狭义相对论．狭义相对论的主要效应有：(1)长度收缩：在观测运动的物体时，物体沿运动方向上的长度会收缩．(2)时钟变慢：在观测运动的时钟时，时钟显示的时间变慢．(3)质量变化：物体的质量随速度的增大而增大．(4)质能关系：物体的质量和能量之间存在着相互联系的关系，关系式为：E＝mc2.(5)速度上限：任何物体的速度都不能超过光速．一般情况下，由于物体的速度v≪c，相对论效应消失，其结果还原为经典力学．因此认为经典力学是相对论力学在低速情况下的近似．2．广义相对论(1)爱因斯坦于1916年创立了广义相对论．根据该理论推得一些结果，例：(a)当光线通过强引力场时，光线会发生偏折，即时空会发生“弯曲”．(b)引力场存在引力波．(2)广义相对论把数学与物理学紧密地联系在了一起．3．量子论的基本内容(1)量子假设最早是在1900年由德国物理学家普朗克提出来的．(2)量子论认为，微观世界的某些物理量不能连续变化，而只能取某些分立值，相邻两分立值之差称为该物理量的一个量子．(3)微观粒子有时显示出波动性，有时又显示出粒子性，这种在不同条件下分别表现出经典力学中的波动性和粒子性的性质称为波粒二象性，在粒子的质量或能量越大时，波动性变得越不显著，所以我们日常所见的宏观物体，实际上可以看做只具有粒子性．(4)由于微观粒子运动的特殊规律性，使一个微观粒子的某些物理量不可能(填“不可能”或“一定”)同时具有确定的数值．例如粒子的位置和动量，其中的一个量愈确定，另一个量就愈不确定，粒子的运动不遵守确定性规律而遵守统计规律．1．物体高速运动时，沿运动方向上的长度会变短．(√)2．质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．(×)3．对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．(√)如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？【提示】不能．因为物体的质量随速度的增大而增大，假若物体的速度趋近于光速，这时物体的质量会趋近于无穷大，故不可能把物体的速度增大到等于光速，当然更不可能大于光速，因为光速是速度的最大值．探讨：在狭义相对论中，长度收缩是不是指物体的长度变短了？时钟变慢是不是指时钟走得慢了？【提示】 不是．长度收缩和时钟变慢是由于时空条件不同而引起的观测效应，不是物体的长度真的变短或时钟真的变慢了．1．尺缩效应运动长度l 会收缩，l ＝l 01－v 2c2，l 为沿运动方向观测到的物体长度，l 0为物体静止时观测到的长度，在垂直于运动方向上，物体的长度没有变化．2．钟慢效应 运动时钟会变慢，τ＝τ1－v 2c2，即运动时钟显示的时间τ比静止的时钟显示的时间τ延缓了，而时钟的结构并没有改变． 3．质速关系物体的质量m 随速度v 的增大而变大，m ＝m 01－v 2c2，m 0为静止时的质量，m 为运动时的质量．4．质能关系质量m 和能量E 之间存在着一个相互联系的关系式：E ＝mc 2，式中c 为光速．5．任何物体的速度不能超过光速．6．当v ≪c 时，相对论效应消失，其结果还原为经典力学，因此经典力学是相对论力学在低速情况下的近似．4．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )【导学号：22852123】A ．这个人是一个矮胖子B ．这个人是一个瘦高个子C ．这个人矮但不胖D ．这个人瘦但不高 【解析】 由公式l ＝l 01－v 2c2可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变．【答案】 D5．A 、B 两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A ＞v B .在火箭A 上的人观察到的结果正确的是( )A ．火箭A 上的时钟走得最快B ．地面上的时钟走得最快C ．火箭B 上的时钟走得最快D ．火箭B 上的时钟走得最慢【解析】 在火箭A 看来，地面和火箭B 都高速远离自已，由t ＝t 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2知，在火箭A 上的人观察到的结果是地面和火箭B 的时钟都变慢了，且vA ＞v B ，故地面的时钟最慢，因此A 正确，B 、C 、D 错误．【答案】 A6．把电子从v 1＝0.9c 加速到v 2＝0.97c 时电子的质量增加多少？(已知电子静止质量m 0＝9.1×10－31 kg)【解析】 电子速度为v 1时电子质量为m 1＝m 01－v 1c2＝m 01－0.92电子速度为v 2时电子质量为m 2＝m 01－v 2c2＝m 01－0.972电子质量增量为Δm ＝m 2－m 1＝1.66×10－30kg.【答案】 1.66×10－30kg时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法1．(1)“钟慢效应”或“动钟变慢”是在两个不同惯性系中进行时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化，而是在不同参考系中对时间的观测效应．(2)运动时钟变慢完全是相对的，在两个惯性参考系中的观测者都将发现对方的钟变慢了．2．(1)长度收缩效应是狭义相对论时空观的一种体现，即在不同惯性系中的观测者对同一物体的同一个空间广延性进行观测，测得的结果不同．(2)这种沿着运动方向的长度的变化是相对的；另外垂直于速度方向的长度不变．。
《人造卫星 宇宙速度》 作业设计方案
《人造卫星宇宙速度》作业设计方案一、作业目标1、让学生深入理解人造卫星的基本原理和宇宙速度的概念。
2、培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3、激发学生对航天领域的兴趣和探索精神。
二、作业内容1、知识巩固（1）让学生回顾人造卫星的定义、分类和用途，通过简答题的形式，例如：请简述通信卫星、气象卫星和导航卫星的主要作用。
（2）复习宇宙速度的相关知识，包括第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的数值及含义，以填空题的形式进行考查，如：第一宇宙速度约为_____km/s。
2、计算应用（1）给出一个人造卫星绕地球运行的轨道参数，如轨道高度、周期等，让学生计算该卫星的线速度、角速度等物理量。
（2）假设要发射一颗绕月卫星，已知月球的相关数据，要求学生计算所需的最小发射速度（即第二宇宙速度）。
3、案例分析（1）提供一些实际的人造卫星发射案例，如我国的北斗卫星导航系统，让学生分析其成功的关键因素和面临的挑战。
（2）介绍国际上一些著名的卫星故障案例，引导学生分析可能导致故障的原因，并提出改进措施。
4、拓展探究（1）让学生探讨未来人造卫星的发展趋势，如更高精度的定位、更强大的通信能力等。
（2）思考在其他星球上建立卫星系统的可能性和困难。
5、实践活动（1）要求学生通过网络或图书馆，查阅最新的人造卫星相关新闻报道，并写一篇简短的评论。
（2）鼓励学生制作一个关于人造卫星和宇宙速度的科普手抄报，展示自己对知识的理解。
三、作业形式1、书面作业包括上述的知识巩固、计算应用和案例分析等题目，以作业本或试卷的形式提交。
2、口头作业在课堂上进行小组讨论或个人发言，分享对拓展探究问题的看法。
3、实践作业提交科普手抄报和新闻评论。
四、作业难度1、基础部分占作业总量的 60%，主要是对基本概念和公式的理解和运用，确保大多数学生能够掌握。
2、提高部分占作业总量的 30%，需要学生对知识进行综合分析和应用，有一定的难度，适合中等以上水平的学生。
人造卫星 宇宙速度
4 、同步卫星 定点在赤道上空，周期T、高度h、线速度v， 自转方向一定。T=24h h=36000km v=3.1km/s
宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有 边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？ ……
爱因斯坦曾经说过：“一个人最完 美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。
你想加入破解它的行列吗？
小结
本节课我们学习了：
1、宇宙速度 7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s 第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是在轨道上 运行的最大速度（注意区分：发射速度和环绕速度） 2、人造地球卫星 3 、梦想成真 （1）世界的成就 （2）中国的成就
卫星的国家。
三、梦想成真
风云一号
风云二号
中国首颗气象卫星；中国是第三个独立 研制并发射太阳同步轨道卫星的国家。
三、梦想成真
1984年，试验通信卫 星：“东方红”2号， 标志着中国是世界上 第5个能发射地球静 止轨道卫星的国家。
通信卫星
中国航天
三、梦想成真
地球同步卫星：相对于地面 静止且与地球自转具有相同 周期的卫星叫地球同步卫星， 又叫通讯卫星。
三、梦想成真
世界航天
1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上 亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈 出了一小步，确是人类迈出的一大步。
三、梦想成真 1984年4月12日，第一 架航天飞机哥伦比亚号 发射成功。
航天飞机资料：可重复使用 的用运载火箭发射的飞行器， 用于进入地球轨道，在地球 与轨道航天器之间运送人员 和物资，并滑翔降落于地面。
要与地球同步，卫星的轨道平面 必须与赤道平面平行，又由于向 心力是万有引力提供的，卫星轨 道的圆心必须是地心。
人造卫星-宇宙速度
§3.4 人造卫星 宇宙速度 一.本节知识归纳：（一）处理卫星问题方法：把天体运动看成匀速圆周运动、万有引力提供向心力，即222224T r m r m r v mr Mm G F πω====万；由该式可知：r 越大，卫星线速度越 ；角速度越 ；周期越 ．(二)宇宙速度：1.第一宇宙速度：v = km/s ，它是卫星在 绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．2.第二宇宙速度：v = km/s ，它是卫星 的最小发射速度．3.第三宇宙速度：v = km/s ，它是卫星 的最小发射速度．(三)近地卫星：1.轨道：以地心为圆心的圆形轨道。
2.万有引力提供向心力=n F F 引 r 增大2Mm G r = 2222n n v m v r mr mr T ma a ωωπ⇒=⇒⎛⎫⎪⎝⎭⇒(四)同步卫星：1.轨道：在赤道的正上方。
2.定周期：T=24小时。
3.离地高度：h=36000km 。
求解方法：万有引力提供向心力()()2222()36000MmGm R h h RT R h h R km π=+⇒=+⇒==由黄金代换式GM=gR 4.线速度大小：v=3.1km/s 5.角速度大小：定值。
6.向心加速度大小：定值。
二．例题分析：D v ．从人造卫星环绕地球运转的速度＝可知，把卫星发gR r 02/例1.1990年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2753号小行星命名为吴健雄星，其直径为32km ，如该小行星的密度和地球相同，则该小行星的第一宇宙速度为多少？（已知地球半径R =6400km ，地球的第一宇宙速度v 1=8km/s ）例2.如图所示，a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a 、b 质量相同，且小于c 的质量，则（ ）A ．b 所需向心力最小B ．b 、c 周期相等，且大于a 的周期C ．b 、c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度D ．b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度例3.有两个人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r 1∶r 2＝4∶1，求这两个卫星的： (1)线速度之比； (2)角速度之比； (3)向心加速度之比； (4)运动周期之比．例4.关于第一宇宙速度，下面说法中错误的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地飞行的最小速度 B ．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 C ．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度射到越远的地方越容易例5.关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法，正确的是( ) A．若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B．它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播C．它以第一宇宙速度运行 D．它运行的角速度与地球自转角速度相同例6.两颗人造地球卫星A和B的质量之比m A∶m B＝1∶2，轨道半径之比r A∶r B＝1∶3，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比v A∶v B＝___________，向心加速度之比a A∶a B＝___________，向心力之比F A∶F B＝_____________．例7.人造卫星在太空运行中，天线偶然折断，天线将（）A.继续和卫星一起沿轨道运行B.做平抛运动，落向地球C.由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动，远离地球D.做自由落体运动，落向地球例8.已知火星的半径为地球半径的一半，火星的质量为地球质量的1/9，已知一物体在地球上的重量比在火星上的重量大49N，求这个物体的质量是多少。
高考物理复习 课时作业14 人造卫星 宇宙速
高考物理复习 课时作业14 人造卫星 宇宙速时间：45分钟 满分：100分一、选择题(8×8′＝64′)1．火星有两颗卫星，分别为火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆．已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比( )A ．火卫一距火星表面较近B ．火卫二的角速度较大C ．火卫一的运动速度较大D ．火卫二的向心加速度较大解析：本题主要考查卫星不同轨道各物理量之间的关系．轨道越高的卫星，周期越大，线速度、角速度、向心加速度越小，由于火卫一的周期小，所以火卫一轨道较低，选项A 、C 正确，选项B 、D 错误．答案：AC图12．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点(如图1所示)．则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )A ．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B ．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C ．卫星在轨道1上经过Q 点的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度D ．卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度 答案：BD3．同步卫星离地心距离为r ，运行速率为v 1，加速度为a 1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球半径为R ，则下列比值正确的为( )A.a 1a 2＝rR B.a 1a 2＝(R r)2C.v 1v 2＝r RD.v 1v 2＝R r解析：设地球质量为M ，同步卫星质量为m 1，地球赤道上的物体质量为m 2，在地球表面运行的物体质量为m 3，由于地球同步卫星周期与地球自转周期相同，则a 1＝rω12，a 2＝Rω22，ω1＝ω2.所以a 1a 2＝r R ，故A 选项正确．依据万有引力定律和向心力表达式可得：对m 1：G Mm 1r 2＝m 1v 12r，所以v 1＝GM r①对m 3：G Mm 3R 2＝m 3v 22R，所以v 2＝GMR② ①式除以②式得：v 1v 2＝Rr，故D 选项正确． 答案：AD 4.2012·江苏模拟纵观月球探测的历程，人类对月球探索认识可分为三大步——“探、登、驻”．我国为探月活动确定的三小步是：“绕、落、回”，目前正在进行的是其中的第一步——绕月探测工程.2007年10月24日18时05分，“嫦娥一号”卫星的成功发射标志着我国探月工程迈出了关键的一步．我们可以假想人类不断向月球“移民”，经过较长时间后，月球和地球仍可视为均匀球体，地球的总质量仍大于月球的总质量，月球仍按原轨道运行，以下说法正确的是( )A ．月地之间的万有引力将变小B ．月球绕地球运动的周期将变大C ．月球绕地球运动的向心加速度将变小D ．月球表面的重力加速度将变大解析：设移民质量为Δm ，未移民时的万有引力F 引＝G Mmr2与移民后的万有引力F 引′＝GM －Δmm ＋Δm r 2比较可知，由于M 比m 大，所以F 引′>F 引；由于地球的质量变小，由F 引′＝GM －Δmm ＋Δmr2＝(m ＋Δm )r (2πT)2＝(m ＋Δm )a 可知，月球绕地球运动的周期将变大，月球绕地球运动的向心加速度将变小；由月球对其表面物体的万有引力等于其重力可知，由于月球质量变大，因而月球表面的重力加速度将变大．答案：BCD图25.2009·广东高考发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道．发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图2所示．这样选址的优点是，在赤道附近( )A ．地球的引力较大B ．地球自转线速度较大C ．重力加速度较大D ．地球自转角速度较大解析：本题考查圆周运动和万有引力定律，意在考查考生将所学的知识应用到实际问题中的能力．地球的自转角速度是一定的，根据线速度与角速度的关系v ＝rω可知，离赤道近的地方地球表面的线速度较大，所以发射人造地球卫星较容易，故正确答案为B.答案：B6.2009·山东高考2008年9月25日至28日，我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱．飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟．下列判断正确的是( )A ．飞船变轨前后的机械能相等B ．飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C ．飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度D ．飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 解析：本题考查对圆周运动、万有引力定律和航天知识、牛顿第二定律及对超重、失重概念的理解，意在考查考生灵活运用物理知识和规律处理紧密联系生活实际、科技发展等问题的能力．飞船在椭圆轨道的远地点点火加速，发动机对飞船做正功，所以飞船的机械能应增加，A 错；宇航员出舱前后，其受到的万有引力全部提供他做圆周运动的向心力，处于完全失重状态，B 正确；飞船做圆周运动的轨道半径比同步卫星的小，由G Mmr2＝mω2r 得：ω＝GMr 3，所以飞船的角速度大，C 项正确；由牛顿第二定律知，飞船的加速度取决于在某点时的万有引力大小，所以飞船在椭圆轨道的远地点变轨前后加速度相同，D 项错误．答案：BC 7.2010·四川理综a 是地球赤道上一幢建筑，b 是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面9.6×106m 的卫星，c 是地球同步卫星，某一时刻b 、c 刚好位于a 的正上方(如图3甲所示)，经48 h ，a 、b 、c 的大致位置是图3乙中的(取地球半径R ＝6.4×106m ，地球表面重力加速度g ＝10 m/s 2，π＝10)( )图3解析：由GMmR ＋h2＝m4π2T 2(R ＋h )可得T ＝4π2R ＋h 3GM＝4π2R ＋h 3gR 2，代入数据可求得b 的周期为20000 s ．从图甲位置经48 h 后，同步卫星c 应位于a 的正上方，而卫星b 绕地球做完整圆周运动的次数为8.64次，可以判断只有B 符合要求．答案：B8．(2011·广东理综)已知地球质量为M ，半径为R ，自转周期为T ，地球同步卫星质量为m ，引力常量为G .有关同步卫星，下列表述正确的是( )A ．卫星距地面的高度为 3GMT 24π2B ．卫星的运行速度小于第一宇宙速度C ．卫星运行时受到的向心力大小为G Mm R2D ．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度解析：对于地球同步卫星，F 万＝F 向，F 万＝GMm r 2＝m 4π2r T 2＝m v 2r＝ma 向＝F 向得①r ＝R ＋h ＝3GMT 24π2，可得h ＝3GMT 24π2－R ，A 错误．得②v ＝GM r ＝GMR ＋h，而第一宇宙速度v 0＝GMR，v <v 0，故B 正确． 得③F 向＝F 万＝GMm r 2＝GMm R ＋h 2，故C 错误．得④a 向＝GM r2＝GM R ＋h2而g ＝GM R2，故a 向<g ，D 正确．答案：BD二、计算题(3×12′＝36′)9．某物体在地面上受到的重力为160 N ，将它放在卫星中，在卫星以加速度a ＝12g 随火箭向上加速上升的过程中，当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90 N 时，求此时卫星距地球表面的高度．(地球半径R ＝6.4×103km ，g ＝10 m/s 2)解析：设卫星随火箭上升离地球表面的高度为h ，火箭上物体受支持物的支持力为F N ，重力为mg ′，根据牛顿第二定律得：F N －mg ′＝ma在高h 处物体的重力为GMm R ＋h2＝mg ′物体在地球表面时物体的重力为G Mm R2＝mg由以上各式得F N －mgR 2R ＋h2＝ma解得卫星距地球表面的高度为h ＝( mgF N －ma－1)R ＝(16090－16×5－1)×6.4×103km＝1.92×104km. 答案：1.92×104km10．(2009·北京理综)已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，不考虑地球自转的影响．(1)推导第一宇宙速度v 1的表达式；(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h ，求卫星的运行周期T . 解析：(1)设卫星的质量为m ，地球的质量为M 在地球表面附近满足G Mm R2＝mg得GM ＝R 2g ①卫星做圆周运动的向心力等于它受到的万有引力m v 12R ＝G Mm R2② ①式代入②式，得到v 1＝Rg (2)考虑①式，卫星受到的万有引力为F ＝GMm R ＋h 2＝mgR 2R ＋h2③由牛顿第二定律F ＝m4π2T 2(R ＋h )④③④式联立解得T ＝2πRR ＋h 3g .答案：(1)v 1＝Rg (2)T ＝2πRR ＋h 3g图411.2010·全国Ⅰ理综如图4，质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A 和B 两者中心之间的距离为L .已知A 、B 的中心和O 三点始终共线，A 和B 分别在O 的两侧．引力常数为G .(1)求两星球做圆周运动的周期；(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和B ，月球绕其轨道中心运行的周期记为T 1，但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为T 2.已知地球和月球的质量分别为 5.98×1024kg 和7.35×1022kg.求T 2与T 1两者平方之比．(结果保留3位小数)解析：(1)设两个星球A 和B 做匀速圆周运动的轨道半径分别为r 和R ，相互作用的引力大小为f ，运行周期为T .根据万有引力定律有f ＝GMmR ＋r2①由匀速圆周运动的规律得f ＝m (2πT)2r ②f ＝M (2πT)2R ③由题意有L ＝R ＋r ④ 联立①②③④式得T ＝2πL 3G M ＋m⑤(2)在地月系统中，由于地月系统旋转所围绕的中心O 不在地心，月球做圆周运动的周期可由⑤式得出T 1＝2πL ′3G M ′＋m ′⑥式中，M ′和m ′分别是地球与月球的质量，L ′是地心与月心之间的距离．若认为月球在地球的引力作用下绕地心做匀速圆周运动，则GM ′m ′L ′2＝m ′(2πT 2)2L ′⑦ 式中，T 2为月球绕地心运动的周期．由⑦式得T 2＝2πL ′3GM ′，⑧ 由⑥⑧式得，(T 2T 1)2＝1＋m ′M ′， 代入题给数据得(T 2T 1)2＝1.012. 答案：(1)2π·L 3G M ＋m(2)1.012。
人造卫星和宇宙速度课后反思以及评课
人造卫星和宇宙速度的课后总结一、设计意图本节课主要是利用万有引力定律解决人造卫星的相关问题。
在欣赏图片的过程中突出STS 的教育目标。
使学生认识到知识的珍贵性。
在本节课的学习中组织学生亲自去推导重点知识如第一宇宙速度，并在旁做一定的指导。
体现学生主体地位。
通过本节的学习培养学生热爱祖国，热爱科学，探求真理，积极创新，勇于实践的精神。
理解科技是第一生产力科技创造未来的深刻含义。
二、教材分析万有引力提供向心力，同样是这节课的核心思想。
为此，新课学习开始就让学生书写万有引力提供向心的相关表达式，并让学生指出各字母所代表的物理意义。
要让学生对万有引力提供向心力的相关公式做到了熟于心。
本节课主要是借助于万有引力的知识系统来认识掌握有关人造卫星的相关知识，在万有引力一章中占有十分重要的地位.理解万有引力在科学技术中的重大应用。
独立探究积极思考，掌握部分的详细推导过程，如第一宇宙速度。
对第二三宇宙速度要求记住即可，并不要求实际推导。
此外对卫星的轨道要有一定的了解，并能解决此类的题目。
在同步卫星的问题上，需加重笔墨（下次课）本节课可说是万有引力的结束章节，于是又体现了科技是第一生产力的观点。
突出体现科学技术在生产生活中的应用。
三、课后评课本节课的课前准备做得还可以，相关的新闻图片，新课引入，知识的引出、过度和衔接都很好。
也体现出了对重难点知识的讲解，并且学习中也基本体现了学生主体，学习指导的教学模式。
但本节课仍存在下列问题：有些背景知识有些纰漏，从而影响学生的情感教育。
比如有关导弹的相关知识。
四、课后反思：经过课后集体评课，主要反思如下：1、个别知识点讲解的不是很透彻，措辞有待推敲。
比如发射速度和环绕速度的区别。
2、关键点落实不够好，应放慢速度，比如对宇宙速度的物理意义的了解。
第一宇宙特点。
3、应该让学生积极投入到学习中去，进一步体现学生的主体地位。
4、备课要充分，相关的背景知识要详尽了解，不可模糊。
5、落实关键知识点，重难点的讲解。
人造卫星 宇宙速度
人造卫星宇宙速度当我们仰望星空，那些闪烁的星星总是引发我们无尽的遐想。
而在现代科技的加持下，人造卫星的出现让我们与宇宙的距离更近了一步。
要将人造卫星成功送入太空并让其在预定轨道上稳定运行，就不得不提到宇宙速度这个关键概念。
宇宙速度，简单来说，就是物体在宇宙空间中能够达到并保持一定运动状态所需的速度。
首先，我们来了解一下第一宇宙速度，也被称为环绕速度。
它大约是每秒 79 千米。
当一个物体达到这个速度时，就能够像地球的天然卫星——月球那样，围绕着地球做匀速圆周运动而不会掉下来。
想象一下，这就好比我们用力抛出一个小球，让它的速度足够快，以至于地球的引力无法将其拉回地面，而是让它持续地绕着地球飞行。
那么，人造卫星是如何依靠第一宇宙速度进入轨道的呢？通常，人造卫星是通过运载火箭发射升空的。
在发射过程中，火箭不断加速，使人造卫星获得越来越高的速度。
当速度达到第一宇宙速度时，卫星就能够摆脱地球引力的束缚，进入预定的轨道。
接下来是第二宇宙速度，约为每秒 112 千米。
这个速度被称为脱离速度。
当物体达到第二宇宙速度时，它就能够摆脱地球的引力，飞向更遥远的宇宙空间。
比如，我们要让探测器前往其他行星进行探测任务，就需要达到这个速度，从而脱离地球的引力范围。
然后是第三宇宙速度，约为每秒 167 千米。
这一速度被称为逃逸速度。
如果一个物体达到了第三宇宙速度，它就能够摆脱太阳的引力束缚，飞向太阳系之外的广袤宇宙。
为了更直观地理解这些速度，我们可以打个比方。
把地球比作一个巨大的“引力陷阱”，第一宇宙速度就像是刚好能让物体在这个陷阱边缘“滑行”而不掉进去的速度；第二宇宙速度则是能够让物体“跳出”这个陷阱的速度；而第三宇宙速度则是能够让物体彻底摆脱整个“引力场”的速度。
人造卫星的发射和运行，不仅仅涉及到宇宙速度的理论，还需要考虑许多实际的技术问题。
比如，卫星的设计要足够轻巧和坚固，以承受发射时的巨大加速度和太空环境中的各种考验。
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作业14 人造卫星宇宙速度（2）
一、选择题（每小题5分，共45分）
1．A 亚洲一号是我国发射的通讯卫星，设地球自转角速度一定，则亚洲一号（ ） A ．绕地球运转的角速度等于地球自转的角速度 B ．沿着与赤道成一定角度的轨道运动 C ．运行的轨道半径为一确定值 D ．如果需要可以固定在北京上空 2．A 绕地球运行的航天站中（ ） A ．可用弹簧秤测物体重力的大小 B ．可用天平测物体的质量
C ．可用托里拆利实验测舱内的气压
D ．以上实验都不可能实现 3．A 人造地球卫星的环绕速度为v 0，此时周期为T 0，当卫星距地面高度为R ，其速度为v ，周期为T ，则下述关系中正确的是（R 为地球半径）（ ）
A ．0v =
B ．0v
C ．0T =
D ．T =2T 0
4．A 两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动的周期之比T A ∶T B =1∶8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（ ） A ．R A ∶R B =4∶1，v A ∶v B =1∶2 B ．R A ∶R B =4∶1，v A ∶v B =2∶1 C ．R A ∶R B =1∶4，v A ∶v B =2∶1 D ．R A ∶R B =1∶4，v A ∶v B =1∶2
5．B 设地球半径为6400km ，地球表面重力加速度为9.8m/s 2，下列做匀速圆周运动的人造卫星的物理量，可以实现的是（ ） A ．环绕速度为9.7km/s B ．环绕速度为6.5km/s C ．周期为12h D ．周期为1h 6．B 中子星是恒星世界的“侏儒”，直径一般在20～40km ，但密度大得惊人，若某中子星半径为10km ，密度为1.2⨯1017kg/m 3，那么该中子星表面上的卫星环绕速度应为（ ） A ．约7.9km/s B ．约16.7km/s C ．约5.3⨯104km/s D ．约5.8⨯104km/s
7．A 地球半径R 0，地面重力加速度为g ，若卫星距地面R 0处做匀速圆周运动，则（ ）
A 2
B
C ．卫星的加速度为g/2
D ．卫星周期为28．A 启动卫星的发动机使其速度加大，待它运动到距离地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动成为另一轨道的卫星，该卫星后一轨道与前一轨道相比（ ） A ．速率增大 B ．周期增大 C ．向心力增大 D ．加速度增大
9．B 地球半径为R ，地面重力加速度为g ，地球自转周期为T ，地球同步卫星离地面的高度为h ，则地球同步卫星的线速度大小为（ ）
A
B
C．
()
2R h
T
π+D．无
二、填空题（每小题8分，共24分）
10．B 人类发射的一个空间探测器进入木星的引力范围后绕木星做匀速圆周运动，已知木星的球半径是R，测得探测器的轨道半径是r，环绕周期是T，具此可以判定木星的平均密度ρ=________．（已知圆球体体积公式v=4πR3/3）
11．B 在一个半径为R的行星表面以初速度v0竖直上抛一物体，上升的最大高度为h，那么此行星的环绕速度v1=________．
12．A 已知地球的质量为M，半径为R，表面的重力加速度为g，那么地球的第一宇宙速度的表达式为________和________．
三、计算题（13、14题每题10分，15题11分，共31分）
13．A 地球上发射一颗近地卫星需7.9km/s的速度，在月球上发射的近月卫星需要多大速度？（已知地球和月球质量之比M地∶M月=8∶1，半径比R地∶R月=3.8∶1）
14．B 我国目前已在甘肃酒泉、山西太泉和四川西昌建立了三个卫星发射中心，假如再建设一个发射中心，若只考虑节约发射能量，则在从南到北的城市：海南三亚、上海、大连这三个城市中应选择哪一个？说明理由．
15．C 赤道上空有一颗同步卫星，求：
（1）卫星离地面的高度和进入轨道的线速度；
（2）卫星的向心加速度；
（3）如果卫星轨道过高或过低能否同步？为什么？（假设卫星轨道为圆，M地=5.98⨯1024kg，
R赤=6378km，T自转=86400s）
答案与点拨
1．AC 2．D
3．BC
（点拨：v=
所以
v
v
=
即0
v=由开普勒第三定律
()3
2
23
2R
T
T
R
=，
得
T=）
4．C （点拨：由开普勒第三定律
32
322
1
8
A A
B B
R T
R T
==，得
1
4
A
B
R
R
=；v=，所
以2∶1
A
B
v
v
==）
5．C （点拨：GMm/r2=mv2/r ①GMm/R2=mg
②由①②得v；当r
=R时，
运行速度最大，
max
7.9km/s
v）
6．D （点拨：万有引力提供向心力2
2GMm mR R ω=得23M G R ω=①343
M M V R ρπ==②联立①
②得ω=
v R ω==v =5.8⨯104km/s ） 7．AB 8．B
9．AC （点拨：2Mm mg G R =，得到2
GM gR =① 万有引力充当向心力()
22
Mm v G m R h R h =++，
得到v =
v =A 正确；()22R h r v T T ππ+==，C 正确） 10．3πr 3
/GT 2R 3
（点拨：万有引力充当向心力，设木星质量为M ，则2
22Mm G mr T r π⎛⎫
= ⎪⎝⎭得
232
4r M GT π=①343
M M V R ρπ==②联立①②得ρ=3πr 3/GT 2R 3
）
11
．v 2
02v gh =得202v g h
=
，环绕速度1v v = 12
13．5.4km/s （点拨：卫星的环绕速度v ，则2
2M m v G m R R
=
得v =，所
以
v v =
月地
解得v 月=5.4km/s ） 14．三亚．越靠近赤道，地面上一点随地球自转的线速度越大．在2
2Mm v G m r r
=中的v 是相
对地心的，而不是相对地面的．发射时顺着地球的自转方向，并靠近赤道可使相对地面的发
射速度小一些． 15．（1）3.587⨯104km ，3.07km/s （2）0.224m/s 2 （3）当卫星离地高度增大时，周期增
大；高度减小，周期减小，不能与地球同步 （点拨：（1）在地面上认为2Mm
mg G R =得GM =gR 2
① 对于同步卫星
()()2
2
2GMm
m R h T R h π⎛⎫
=+ ⎪⎝⎭
+
②联立①②
得
()74.22710R h m +==⨯，
h ≈3.587⨯104km ；()()2v R h R h T
πω=+=
+⋅代入数据得v =3.07km/s
（2）()()2
2
2a R h R h T πω⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭
向，代入数据得a 向=0.224m/s 2
）。