宇宙航行讲义-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docx

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1、课题：宇宙航行教学目标：1、了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。2、 知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度一、卫星运行参量的比较由万有引力提供向心力推导出卫星的各物理量随轨道半径变化的规律（黄金代换公式）同步卫星的特点特点理解定周期运行周期与地球自转周期相同,T=24 h定轨道平面所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内（只能在赤道正上方）定高度离地面高度为3.6x104 km定速率运行速率为3.1 x103 m/s定点每颗同步卫星都定点在世界卫星组织规定的位置上定加速度由于同步卫星高度确定.则其轨道半径确定，因此向心加速度大小确定例：宇宙中某一质量

2、为M、半径为R的星球，有三颗卫星A、B、C在同一平面上沿逆时针方向做匀速圆周运动，其位置关系如图所示其中A到该星球表面的高度为h，已知引力常量为G，则下列说法正确的是()A卫星A的公转周期为2B卫星C加速后可以追到卫星BC三颗卫星的线速度大小关系为vAvBvCD三颗卫星的向心加速度大小关系为aAaBaC变式1：“火星冲日”现象，是火星运行至距离地球最近的位置时火星、地球和太阳几乎排列成一条直线，地球位于太阳与火星之间，此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮易于观察地球和火星绕太阳公转的方向相同，轨道都近似为圆，火星公转轨道半径为地球的1.5倍，则下列说法正确的是()A地球与火星的公转角

3、速度大小之比为23B地球与火星的公转线速度大小之比为32C地球与火星的公转周期之比为23D地球与火星的向心加速度大小之比为32变式2：如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则()A卫星a的角速度小于c的角速度 B卫星a的加速度大于b的加速度C卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 D卫星b的周期大于24 h例（同步卫星、近地卫星、赤道上的物体比较）：如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地面高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星下列关系正确的是A物体A随地球自转的线速度大于卫星B的

4、线速度B卫星B的角速度小于卫星C的角速度C物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期D物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度变式1.如图所示，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是()AvBvAvC BABC CFAFBFC DTATCv3v2,a1a3a2B.v1v2v3,a1a2=a3C.v1v2=v3,a1a2a3D.v1v3v2,a1a2=a3变式2如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星先进入椭圆轨道，然后在Q点通过

5、改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道，则：A卫星在P点的加速度比在Q点的加速度小B卫星在同步轨道上的机械能比在椭圆轨道上的机械能大C在椭圆轨道上，卫星在P点的速度小于在Q点的速度D卫星在Q点通过减速实现由轨道进入轨道巩固练习1.我国北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段由若干地球静止轨道卫星A（GEO）、倾斜地球同步轨道卫星B（IGSO）和中圆地球轨道卫星C（MEO）组成，如题图所示。三类卫星都绕地球做匀速圆周运动，其中卫星B、C轨道共面，C离地高度为h，地球自转周期为T，地球半径为R，轨道半径rCv2,v1=GMr B. v1v2,v1GMrC. v1v2,v1=GMr

6、D. v1GMr4.北京时间2020年12月22日12时37分，由厦门大学、天仪研究院和中国电科38所等单位联合策划研制的“海丝一号”卫星，搭载长征八号运载火箭在文昌卫星发射中心发射升空，卫星进入预定轨道。发射卫星过程如下：先将卫星送入椭圆转移轨道I，然后再进入环绕圆轨道，如图所示。卫星先沿椭圆轨道运行，近地点为Q，远地点为P。当卫星经过点P时点火加速，使卫星由椭圆轨道I转移到圆轨道上运行，在圆轨道上卫星运行周期约为120min。关于该卫星，下列说法中正确的是（）A在轨道上运行的速度大于7.9km/sB在轨道上运行的角速度是地球同步卫星角速度的12倍C轨道的半径大于地球同步卫星的轨道半径D在轨

7、道上经过P点的速率等于在轨道上经过P点的速率5.天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道是一个近日点M和远日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示）。在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知万有引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。下列说法正确的是（）A两次点火方向都与运动方向相同B两次点火之间的时间为C“天问一号”在地球轨道上的角速度小于在火星轨道上的角速度D“天问一号”在转移轨道上近日点的速度大小等于地球公转速度大小7