理解教材新知把握热点考向应用创新演练第4节知识点一知识点二考向二第三章考向一随堂基础巩固课时跟踪训练考向三返回返回返回返回 1.人造地球人造地球卫星星绕地球做匀速地球做匀速圆 周运周运动的向心力是由地球的向心力是由地球对卫 星的万有引力提供，其星的万有引力提供，其轨道的道的 圆心与地心重合。心与地心重合。 2人造地球人造地球卫星在不同的星在不同的轨道道 上上线速度不同，第一宇宙速度速度不同，第一宇宙速度v7.9 km/s是是卫星星绕 地球做地球做圆周运周运动的最大的最大环绕速度。速度。3同步同步卫星的星的线速度、角速度、周期、速度、角速度、周期、轨道、向心加道、向心加速度均是一定的。速度均是一定的。返回返回自学教材自学教材 1卫星的星的发射射 地球地球对周周围的物体有引力作用，因而抛出的物体要落的物体有引力作用，因而抛出的物体要落回地面。当物体速度足回地面。当物体速度足够大大时，它将永，它将永远不会落回到地面不会落回到地面上来，而是上来，而是围绕地球运地球运动，成，成为一一颗人造地球人造地球卫星。它的星。它的向心力是由地球向心力是由地球对它的它的 来充当的。来充当的。万有引力万有引力返回返回重点诠释重点诠释 1地球地球卫星的星的轨道道 (1)卫星星绕地球运地球运动的的轨道可以是道可以是椭圆轨道，也可以是道，也可以是圆轨道。道。 (2)卫星星绕地球沿地球沿椭圆轨道运行道运行时，地心是，地心是椭圆的一个的一个焦点，其周期和半焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。的关系遵循开普勒第三定律。 (3)卫星星绕地球沿地球沿圆轨道运行道运行时，由于地球，由于地球对卫星的万星的万有引力提供了有引力提供了卫星星绕地球运地球运动的向心力，而万有引力指的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心必向地心，所以，地心必须是是卫星星圆轨道的道的圆心。心。返回 2三三类人造地球人造地球卫星星轨道道 (1)赤道赤道轨道，道，卫星星轨道在赤道所在道在赤道所在平面上，平面上，卫星始星始终处于赤道上方。于赤道上方。 (2)极地极地轨道，道，卫星星轨道平面与赤道道平面与赤道平面垂直，平面垂直，卫星星经过两极上空。两极上空。 (3)一般一般轨道，道，卫星星轨道和赤道成一定角度。如道和赤道成一定角度。如图341所示。所示。图341返回 3卫星的种星的种类 卫星的种星的种类主要是按主要是按卫星有什么星有什么样的功能来的功能来进行命行命名的。主要有名的。主要有侦察察卫星、通信星、通信卫星、星、导航航卫星、气象星、气象卫星、地球星、地球资源勘源勘测卫星、科学研究星、科学研究卫星、星、预警警卫星和星和测地地卫星等。星等。 4同步同步卫星星 地球同步地球同步卫星是指在赤道平面内，以和地球自星是指在赤道平面内，以和地球自转角角速度相同的角速度速度相同的角速度绕地球运地球运动的的卫星，同步星，同步卫星又叫通星又叫通讯卫星。同步星。同步卫星有以下几个特点：星有以下几个特点：返回返回返回1下列关于地球同步下列关于地球同步卫星的星的说法中正确的是法中正确的是 ()A为避免通避免通讯卫星在星在轨道上相撞，道上相撞，应使它使它们运行在不运行在不同的同的轨道上道上B通通讯卫星定点在地球赤道上空某星定点在地球赤道上空某处，所有通，所有通讯卫星星的周期都是的周期都是24 hC不同国家不同国家发射通射通讯卫星的地点不同，星的地点不同，这些些卫星的星的轨道不一定在同一平面上道不一定在同一平面上D不同通不同通讯卫星运行的星运行的线速度大小是相同的，加速度速度大小是相同的，加速度的大小也是相同的的大小也是相同的返回返回答案：答案：BD返回 1第一宇宙速度第一宇宙速度 使使卫星能星能环绕地球运行所需的地球运行所需的 发射速度，其大小射速度，其大小为v1 ，又称，又称环绕速度。速度。 2第二宇宙速度第二宇宙速度 使人造使人造卫星脱离星脱离 的引力束的引力束缚，不再，不再绕 运行，运行，从从 表面表面发射所需的最小速度，其大小射所需的最小速度，其大小为v2 ，又称脱离速度。，又称脱离速度。7.9 km/s地球地球地球地球地球地球11.2 km/s最小最小返回 3第三宇宙速度第三宇宙速度 使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为射所需的最小速度，其大小为v3 ，也叫逃逸，也叫逃逸速度。速度。16.7 km/s返回重点诠释重点诠释返回返回 3三种宇宙速度的三种宇宙速度的对比比 以地球以地球为例，三种宇宙速度和相例，三种宇宙速度和相应轨道道间的关系如的关系如图342所示。当所示。当卫星在星在地面附近做地面附近做圆周运周运动时，其运行速度即，其运行速度即为第一宇宙速度第一宇宙速度7.9 km/s；当；当卫星到达地面附近星到达地面附近时，其速度介，其速度介于于7.911.2 km/s之之间，则卫星沿星沿椭圆轨道道绕地球运地球运动；当；当卫星到达地面附近星到达地面附近时，其速度介于，其速度介于11.216.7 km/s之之间，图342返回则卫星沿星沿椭圆轨道道飞离地球，成离地球，成为绕太阳运太阳运动的的卫星；星；当当卫星到达地面附近星到达地面附近时，其速度超，其速度超过16.7 km/s，则卫星星能能飞出太阳系成出太阳系成为太阳系外的太阳系外的卫星。三种宇宙速度是指星。三种宇宙速度是指卫星星发射的速度，而不是在射的速度，而不是在轨道上的运行速度。道上的运行速度。返回2关于第一宇宙速度，下面关于第一宇宙速度，下面说法正确的是法正确的是()A它是人造地球它是人造地球卫星星绕地球地球飞行的最小速度行的最小速度B它是人造地球它是人造地球卫星在近地星在近地圆形形轨道上的运行速度道上的运行速度C它是能使它是能使卫星星进入近地入近地圆形形轨道的最小道的最小发射速度射速度D它是它是卫星在星在椭圆轨道上运行道上运行时近地点的速度近地点的速度解析：解析：第一宇宙速度是第一宇宙速度是发射射卫星的最小速度，也是星的最小速度，也是环绕地球做地球做圆周运周运动的最大速度。离地越的最大速度。离地越远，速度越小。，速度越小。卫星沿星沿椭圆轨道运行道运行时，在近地点做离心运，在近地点做离心运动，说明近地明近地点的速度大于点的速度大于环绕速度。速度。答案：答案：BC返回返回返回返回答案答案B返回 借借题发挥 对于任何天体，于任何天体，计算其近地算其近地卫星星环绕速度速度时，都是，都是根据万有引力提供向心力的思路，近地根据万有引力提供向心力的思路，近地卫星的星的轨道半径道半径等于中心天体的半径，由牛等于中心天体的半径，由牛顿第二定律列式第二定律列式计算。算。 (1)如果知道天体的如果知道天体的质量和半径，可直接列式量和半径，可直接列式计算。算。 (2)如果不知道天体的如果不知道天体的质量和半径的具体大小，但知量和半径的具体大小，但知道道该天体与地球的天体与地球的质量、半径关系，可分量、半径关系，可分别列出天体与列出天体与地球近地地球近地卫星星环绕速度的表达式，用比例法速度的表达式，用比例法进行行计算。算。返回返回答案：答案：C返回 例例2高度不同的三高度不同的三颗人造人造卫星，某一瞬星，某一瞬间的位置的位置恰好与地心在同一条直恰好与地心在同一条直线上，如上，如图343所示，所示，则此此时它它们的的线速度大小、角速度大小、周期和向心加速度速度大小、角速度大小、周期和向心加速度的大小比的大小比较为()A123Bv1v2v3CT1T2T3 Da1a2a3图图343 返回答案答案B返回返回2火星有两火星有两颗卫星，分星，分别是火是火卫一和火一和火卫二，它二，它们的的轨道近似道近似为圆，已知火，已知火卫一的周期一的周期为7小小时39分，火分，火卫二的周期二的周期为30小小时18分，分，则两两颗卫星相比星相比()A火火卫一距火星表面一距火星表面较近近B火火卫二的角速度二的角速度较大大C火火卫一的运行速度一的运行速度较大大D火火卫二的向心加速度二的向心加速度较大大返回返回答案：答案：AC返回 例例3发射地球同步射地球同步卫星星时，先将，先将卫星星发射至近地射至近地圆轨道道1，然后点火，使其沿，然后点火，使其沿椭圆轨道道2运行，最后再次点火，将运行，最后再次点火，将卫星送星送入同步入同步圆轨道道3。轨道道1、2相切于相切于Q点，点，轨道道2、3相切于相切于P点，如点，如图344所示。当所示。当卫星分星分别在在1、2、3轨道上正常运行道上正常运行时，以下，以下说法正确的是法正确的是 ()图344返回 A卫星在星在轨道道3上的速率大于在上的速率大于在轨道道1上的速率上的速率 B卫星在星在轨道道3上的角速度小于在上的角速度小于在轨道道1上的角速度上的角速度 C卫星在星在轨道道1上上经过Q点点时的加速度大小大于它在的加速度大小大于它在轨道道2上上经过Q点点时的加速度大小的加速度大小 D卫星在星在轨道道2上上经过P点点时的加速度大小等于它在的加速度大小等于它在轨道道3上上经过P点点时的加速度大小的加速度大小 思路点思路点拨解答本解答本题时应注意以下两点：注意以下两点： (1)卫星在不同星在不同圆形形轨道上的速率、角速度与道上的速率、角速度与轨道半径有道半径有关。关。 (2)卫星受到的万有引力星受到的万有引力为卫星的合外力，星的合外力，产生生卫星的加星的加速度。速度。返回答案答案BD返回 借借题发挥 (1)卫星在星在轨道上运道上运动时，一旦，一旦轨道确定了，其半径、道确定了，其半径、加速度、加速度、线速度、角速度以及周期将全部确定。速度、角速度以及周期将全部确定。 (2)卫星星变轨前后的前后的稳定状定状态下的下的问题与常与常规的人造的人造卫星做匀速星做匀速圆周运周运动问题可以可以进行行类比。比。返回返回答案：答案：B返回返回 随堂基础巩固随堂基础巩固 返回 课时跟踪训练课时跟踪训练