高三物理一轮复习课件：第四章第5节 天体运动与人造卫星
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高三年级一轮复习,第四章第五节,天体运动与人造卫星,课件
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考点三 卫星变轨问题分析
1．卫星发射及变轨过程概述 人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道， 如图所示。
(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。
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考点一：宇宙速度的理解与计算
1．第一宇宙速度的推导 方法一：由GMm / R2＝mv12 / R得 v1＝7.9×103 m/s。 方法二：由mg＝ mv12 / R得 v1＝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。 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。
选A
火 地
小试身手
• 【典型例题2】(多选)在太阳系中有一颗半径为R的行 星，若在该行星表面以初速度v0竖直向上抛出一物体， 上升的最大高度为H，已知该物体所受的其他力与行 星对它的万有引力相比较可忽略不计。根据这些条件， 可以求出的物理量是( ) • A．太阳的密度 • B．该行星的第一宇宙速度 • C．该行星绕太阳运行的周期 • D．卫星绕该行星运行的最小周期
解析
选D，A、B的质量相同，根据万有引力定律 GMm 可知，A受到的万有引力大于B受 F
r2
到的万有引力，故A错误；因A与B的角速度 相同，由a＝ω2r可知B的向心加速度大于A 的向心加速度，故B错误；A在地球表面，不 是环绕地球做匀速圆周运动，因此不满足开 普勒第三定律，故C错误；根据v＝ωr，可知， B的线速度最大，而C的线速度最小，因此A 与B的线速度比值大于C与B的线速度比值， 且均小于1，故D正确。
高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第5节 天体运动与人造卫星课件
2.第二宇宙速度(脱离速度)
使物体挣脱地球 引力束缚的最小发射速度,其数值为11.2 km/s。
3.第三宇宙速度(逃逸速度)
使物体挣脱太阳 引力束缚的最小发射速度,其数值为16.7 km/s。
12/9/2021
第二页，共三十五页。
考点一
基础(jīchǔ)
夯实
自我
(zìwǒ)诊
断
二、地球卫星
1.卫星的轨道
近地卫星
同步卫星
赤道上随地球自转的
物理量
(r1、ω1、v1、 (r2、ω2、v2、
物体(r3、ω3、v3、a3)
a1)
a2)
向心力
万有引力
轨道半径
万有引力的一个分力
r2>r1=r3
Gm 地 m
由
角速度
万有引力
r2
=mω r 得 ω=
2
Gm 地
r3
故 ω1>ω2
同步卫星的角速度与
,
地球自转角速度相同,
diǎn)一
-15-
考点(kǎo
diǎn)三
卫星运行参量的分析与计算(多维探究)
1.卫星的各物理量随轨道半径变化的规律
m
G
m 地m
r2
=
v2
r
Gm 地
→v =
r
2
mω r→ω =
规 (r = r + h)
4 2
地
m T 2 r→T =
律
ma→a =
mg =
12/9/2021
Gm 地 m
r 地2
Gm 地
(2)若物体的发射速度大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度,则物体可以绕太
阳运行。
使物体挣脱地球 引力束缚的最小发射速度,其数值为11.2 km/s。
3.第三宇宙速度(逃逸速度)
使物体挣脱太阳 引力束缚的最小发射速度,其数值为16.7 km/s。
12/9/2021
第二页，共三十五页。
考点一
基础(jīchǔ)
夯实
自我
(zìwǒ)诊
断
二、地球卫星
1.卫星的轨道
近地卫星
同步卫星
赤道上随地球自转的
物理量
(r1、ω1、v1、 (r2、ω2、v2、
物体(r3、ω3、v3、a3)
a1)
a2)
向心力
万有引力
轨道半径
万有引力的一个分力
r2>r1=r3
Gm 地 m
由
角速度
万有引力
r2
=mω r 得 ω=
2
Gm 地
r3
故 ω1>ω2
同步卫星的角速度与
,
地球自转角速度相同,
diǎn)一
-15-
考点(kǎo
diǎn)三
卫星运行参量的分析与计算(多维探究)
1.卫星的各物理量随轨道半径变化的规律
m
G
m 地m
r2
=
v2
r
Gm 地
→v =
r
2
mω r→ω =
规 (r = r + h)
4 2
地
m T 2 r→T =
律
ma→a =
mg =
12/9/2021
Gm 地 m
r 地2
Gm 地
(2)若物体的发射速度大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度,则物体可以绕太
阳运行。
高考物理总复习课件时天体运动和人造卫星
揭示了行星绕太阳运动的规律，为牛顿万有引力 定律的发现奠定了基础。
宇宙速度与逃逸速度
01
02
03
04
第一宇宙速度
指物体在地面附近绕地球做匀 速圆周运动的速度，数值为 7.9km/s。
第二宇宙速度
指物体完全摆脱地球引力束缚 ，飞离地球所需要的最小速度 ，数值为11.2km/s。
第三宇宙速度
指物体完全摆脱太阳引力束缚 ，飞出太阳系所需要的最小速 度，数值为16.7km/s。
针对易错题型和难点题型进行专项训练，提高解题 速度和准确性。
模拟试卷训练提高实战能力
02
01
03
完成多套高考物理模拟试卷，熟悉考试流程和题型分 布。
通过模拟考试检验自己的复习效果，查漏补缺。
针对模拟考试中出现的问题进行反思和总结，调整复 习策略。
备考心态调整和时间管理建议
01
02
03
04
保持积极的心态，相信自己能 够取得好成绩。
利用卫星搭载的光学、雷达等传感器对地球表面进行观测和数据采集，
通过数据处理和分析提取有用信息。
02
遥感技术应用
广泛应用于气象观测、环境监测、资源调查、军事侦察等领域，为人类
社会提供大量有价值的信息。
03
发展趋势
随着传感器技术、数据处理技术和人工智能技术的不断发展，遥感技术
将在分辨率、观测能力、数据处理速度等方面取得更大突破，为卫星应
着重理解天体运动的规 律，如开普勒定律、万 有引力定律等。
掌握人造卫星的发射、 运行和变轨等基本原理 。
突破重点难点，如天体 运动中的椭圆轨道问题 、人造卫星的变轨问题 等。
历年真题解析及答题技巧指导
解析历年高考物理天体运动和人造卫星相关真题， 了解题型和考点。
宇宙速度与逃逸速度
01
02
03
04
第一宇宙速度
指物体在地面附近绕地球做匀 速圆周运动的速度，数值为 7.9km/s。
第二宇宙速度
指物体完全摆脱地球引力束缚 ，飞离地球所需要的最小速度 ，数值为11.2km/s。
第三宇宙速度
指物体完全摆脱太阳引力束缚 ，飞出太阳系所需要的最小速 度，数值为16.7km/s。
针对易错题型和难点题型进行专项训练，提高解题 速度和准确性。
模拟试卷训练提高实战能力
02
01
03
完成多套高考物理模拟试卷，熟悉考试流程和题型分 布。
通过模拟考试检验自己的复习效果，查漏补缺。
针对模拟考试中出现的问题进行反思和总结，调整复 习策略。
备考心态调整和时间管理建议
01
02
03
04
保持积极的心态，相信自己能 够取得好成绩。
利用卫星搭载的光学、雷达等传感器对地球表面进行观测和数据采集，
通过数据处理和分析提取有用信息。
02
遥感技术应用
广泛应用于气象观测、环境监测、资源调查、军事侦察等领域，为人类
社会提供大量有价值的信息。
03
发展趋势
随着传感器技术、数据处理技术和人工智能技术的不断发展，遥感技术
将在分辨率、观测能力、数据处理速度等方面取得更大突破，为卫星应
着重理解天体运动的规 律，如开普勒定律、万 有引力定律等。
掌握人造卫星的发射、 运行和变轨等基本原理 。
突破重点难点，如天体 运动中的椭圆轨道问题 、人造卫星的变轨问题 等。
历年真题解析及答题技巧指导
解析历年高考物理天体运动和人造卫星相关真题， 了解题型和考点。
2019高考物理一轮复习课件4.5天体运动与人造卫星
菜 单
课 下 作 业 · 素 养 提 升
高考总复习·物理
第四章
课 前 预 习 · 知 识 回 顾
曲线运动 万有引力与航天
解析
万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：
v2 Mm G 2 ＝m ，解得：v＝ r r
GM ，甲、乙、丙三颗卫星 r 1 1 1 围绕地球的线速度之比： v 甲 ∶ v 乙 ∶ v 丙 ＝ ∶ ∶ ＝ 1 2 3 Mm GM 2 6∶3∶2， 故 A 错误； G 2 ＝mω r， 解得： ω＝ ， r r3 甲、 乙、 丙三颗卫星围绕地球的角速度之比： ω 甲∶ω乙∶ 1 1 1 ω丙＝ ＝1∶ ∶ ，故 B 正确； 93 8 27 Mm 万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G 2 ＝ r
(1) 不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度
是相同的。( √ ) (2) 第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的
课 堂 互 动 · 考 点 突 破
最小速度。( × ) (3)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。( × )
课 下 作 业 · 素 养 提 升
(4) 同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速
课 堂 互 动 · 考 点 突 破
课 下 作 业 · 素 养 提 升
答案
菜 单
BC
高考总复习·物理
第四章
课 前 预 习 · 知 识 回 顾
曲线运动 万有引力与航天
2．(2017· 哈尔滨模拟)宇航员站在某一星球上，将 一个小球距离星球表面 h 高度处由静止释放， 使其做自 由落体运动，经过 t 时间后小球到达星球表面，已知该 星球的半径为 R，引力常量为 G，则下列选项正确的是 2hR2 A．该星球的质量为 2 导学号：82210393 Gt h B．该星球表面的重力加速度为 2 2t 2hR C．该星球的第一宇宙速度为 2 t D．通过以上数据无法确定该星球的密度
课 下 作 业 · 素 养 提 升
高考总复习·物理
第四章
课 前 预 习 · 知 识 回 顾
曲线运动 万有引力与航天
解析
万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：
v2 Mm G 2 ＝m ，解得：v＝ r r
GM ，甲、乙、丙三颗卫星 r 1 1 1 围绕地球的线速度之比： v 甲 ∶ v 乙 ∶ v 丙 ＝ ∶ ∶ ＝ 1 2 3 Mm GM 2 6∶3∶2， 故 A 错误； G 2 ＝mω r， 解得： ω＝ ， r r3 甲、 乙、 丙三颗卫星围绕地球的角速度之比： ω 甲∶ω乙∶ 1 1 1 ω丙＝ ＝1∶ ∶ ，故 B 正确； 93 8 27 Mm 万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G 2 ＝ r
(1) 不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度
是相同的。( √ ) (2) 第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的
课 堂 互 动 · 考 点 突 破
最小速度。( × ) (3)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。( × )
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(4) 同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速
课 堂 互 动 · 考 点 突 破
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答案
菜 单
BC
高考总复习·物理
第四章
课 前 预 习 · 知 识 回 顾
曲线运动 万有引力与航天
2．(2017· 哈尔滨模拟)宇航员站在某一星球上，将 一个小球距离星球表面 h 高度处由静止释放， 使其做自 由落体运动，经过 t 时间后小球到达星球表面，已知该 星球的半径为 R，引力常量为 G，则下列选项正确的是 2hR2 A．该星球的质量为 2 导学号：82210393 Gt h B．该星球表面的重力加速度为 2 2t 2hR C．该星球的第一宇宙速度为 2 t D．通过以上数据无法确定该星球的密度
高考物理一轮复习 第四章 曲线运动万有引力与航天 第5节 人造卫星 宇宙速课件
B.中圆轨道卫星受到的万有引力一定比静止轨道卫星受到的万有引力大
大小一样,但方向不一样,所以不是静止在某一点的正上方,故
C
C.倾斜同步轨道卫星始终位于地球表面某点的正上方
项错误;倾斜同步卫星的周期和地球是一样的,所以每天同一时
D.倾斜同步轨道卫星每天在固定的时间经过同一地区的正上方
间经过同一地区的上方,故 D 项正确。
关闭
答案
-7命题(mì
ng
tí)点一
命题(mì
ng
tí)点二
命题(mì
ng
tí)点三
命题点四
近地卫星、赤道上的物体、同步卫星的运行问题
三者的轨道半径关系为r赤=r近<r同。
若比较加速度、线速度、角速度、周期间的关系,可采用分组的方法。
(1)将赤道上的物体和同步卫星作为一组,其共同特点是有相同的角速度和周
A.中圆地球轨道半径大于地球同步卫星的轨道半径
2
B.这两颗卫星的线速度大于第一宇宙速度
轨道半径要小,A
错误;根据 2 =m 得 v=
,这两颗卫星的半径大
C.卫星运行的加速度等于所在高度的重力加速度
于地球的半径,所以线速度小于第一宇宙速度,B 错误;卫星的向心加
D.一颗卫星加速就能在轨道上追上另一颗卫星
-3知识(zhī
shi)梳理
考点(kǎo
diǎn)自诊
当卫星速度突然改变时,
近地卫星、
万有引力不再等于向心
同步卫星
力,卫星将做变轨运行。
和赤道上
如卫星从地面发射时,一
随地球自
般先将其发射到距地球
转的物体
较近的轨道上做圆周运
题 的三种匀
大小一样,但方向不一样,所以不是静止在某一点的正上方,故
C
C.倾斜同步轨道卫星始终位于地球表面某点的正上方
项错误;倾斜同步卫星的周期和地球是一样的,所以每天同一时
D.倾斜同步轨道卫星每天在固定的时间经过同一地区的正上方
间经过同一地区的上方,故 D 项正确。
关闭
答案
-7命题(mì
ng
tí)点一
命题(mì
ng
tí)点二
命题(mì
ng
tí)点三
命题点四
近地卫星、赤道上的物体、同步卫星的运行问题
三者的轨道半径关系为r赤=r近<r同。
若比较加速度、线速度、角速度、周期间的关系,可采用分组的方法。
(1)将赤道上的物体和同步卫星作为一组,其共同特点是有相同的角速度和周
A.中圆地球轨道半径大于地球同步卫星的轨道半径
2
B.这两颗卫星的线速度大于第一宇宙速度
轨道半径要小,A
错误;根据 2 =m 得 v=
,这两颗卫星的半径大
C.卫星运行的加速度等于所在高度的重力加速度
于地球的半径,所以线速度小于第一宇宙速度,B 错误;卫星的向心加
D.一颗卫星加速就能在轨道上追上另一颗卫星
-3知识(zhī
shi)梳理
考点(kǎo
diǎn)自诊
当卫星速度突然改变时,
近地卫星、
万有引力不再等于向心
同步卫星
力,卫星将做变轨运行。
和赤道上
如卫星从地面发射时,一
随地球自
般先将其发射到距地球
转的物体
较近的轨道上做圆周运
题 的三种匀
京津鲁琼版高考物理总复习第四章第5节天体运动与人造卫星课件
Rg＝5 075 s
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．
[答案] AD
天体相遇与追及问题的处理方法 首先根据GMr2m＝mrω2 判断出谁的角速度大，然后根据两星追 上或相距最近时满足两星运动的角度差等于 2π的整数倍，即 ωAt－ωBt＝n·2π(n＝1、2、3…)，相距最远时两星运行的角度 差等于π的奇数倍，即 ωAt－ωBt＝(2n＋1)π(n＝0、1、2…)．
提示：(1)× (2)×
做一做 (多选)(沪科必修 2·P102·T1)关于相对于地面静止不动的同步卫星， 下列说法中正确的是( ) A．它一定在赤道上空 B．同步卫星的高度和速率是确定的值 C．它运行的线速度一定小于第一宇宙速度 D．它运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 提示：ABC
A．该星球上的第一宇宙速度为
3gR 3
B．该星球上的第二宇宙速度为
gR 3
ρ
C．该星球的平均密度为 2
D．该星球的质量为8π8R13ρ
解析：选 BC.该星球表面的重力加速度 g′＝g6，由 mg′＝mRv2可 3
得星球第一宇宙速度 v1＝ g′3 R＝ g1R8，第二宇宙速度为 v2
＝ 2v1＝ g3R，故 A 错误，B 正确；地球表面上物体的重力等 于万有引力，即 GmRM2 ＝mg，地球的质量为 M＝gGR2＝ρ·43πR3； 同理，星球的质量为 M′＝g′GR′2＝ρ′·43πR′3，联立解得：ρ′
人教版高中物理复习课件-天体的运动人造卫星
答案：C
2．(2009·福建高考)“嫦娥一號”月球探測器在環 繞月球運行過程中，設探測器運行的軌道半徑為r， 運行速率為v，當探測器在飛越月球上一些環形山 中的品質密集區上空時
()
A．r、v都將略為減小 B．r、v都將保持不變 C．r將略為減小，v將略為增大 D．r將略為增大，v將略為減小
解析：本題考查萬有引力定律、衛星的線速度與軌 道半徑的關係及衛星變軌時的速度變化規律等知識 點；意在考查考生對萬有引力定律的理解和判斷衛 星的變軌問題的能力．當探測器飛越月球上一些環 形山中的品質密集區的上空時，相當於探測器和月 球重心間的距離變小了，由萬有引力定律F＝ 可知，探測器所受月球的引力將增大，這時的引力 略大於探測器以原來軌道半徑運行所需要的向心力， 探測器將做靠近圓心的運動，使軌道半徑略為減小， 而且月球的引力對探測器做正功，使探測器的速度 略微增加，故ABD選項錯誤，C選項正確．
D．在繞月圓軌道上，衛星受地球的引力大於受月 球的引力
答案：C
4．(2008·山東高考)據報導，我國數據中繼衛星 “天鏈一號01星”於2008年4月25日在西昌衛星發 射中心發射升空，經過4次變軌控制後，於5月1日 成功定點在東經77°赤道上空的同步軌道．關於成 功定點後的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是
()
A．運行速度大於7.9 km/s
B．離地面高度一定，相對地面靜止
C．繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速 度大
D．向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度 大小相等
答案：BC
5．(2009·北京高考)已知地球半徑為R，地球表面 重力加速度為g，不考慮地球自轉的影響．
(1)推導第一宇宙速度v1的運算式； (2)若衛星繞地球做勻速圓周運動，運行軌道距離 地面高度為h，求衛星的運行週期T.
2023届高考物理一轮复习课件：天体运动与人造卫星
第2课时
一、天上卫星模型
天体运动与人造卫星
1.基本规律
v2
Mm
GM
(1)线速度：G 2 ＝m ⇒v＝
r
r
r
Mm
GM
2
(2)角速度：G 2 ＝mω r⇒ω＝
r
r3
Mm
GM
(3)向心加速度：G 2 ＝ma⇒a＝ 2
r
r
2π
3
Mm
r
(4)周期：G 2 ＝m T 2r⇒T＝2π
r
GM
=
=
=
=
口诀：高轨低速大周期大机械能
只适合绕同一中心天体的圆轨道卫星
第2课时
一、天上卫星模型
天体运动与人造卫星
1.基本规律
2.中心天体质量和密度
知2求质，知3求密
①
=
r
R
(特别知1求密).
=
若
=
则
=
得： =
设地球自转周期为 24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排
列位置如图所示，则下列关于卫星的说法中正确的是(
C)
A．a 的向心加速度等于重力加速度 g
π
B．c 在 4 h 内转过的圆心角为
6
C．b 在相同的时间内转过的弧长最长
D．d 的运动周期可能是 23 h
那如何发射一
颗卫星呢？
第2课 天体运动与人造卫星
BD
3．1798 年，卡文迪什测出万有引力常量 G，因此他被称为“能够称出地球质量的
一、天上卫星模型
天体运动与人造卫星
1.基本规律
v2
Mm
GM
(1)线速度：G 2 ＝m ⇒v＝
r
r
r
Mm
GM
2
(2)角速度：G 2 ＝mω r⇒ω＝
r
r3
Mm
GM
(3)向心加速度：G 2 ＝ma⇒a＝ 2
r
r
2π
3
Mm
r
(4)周期：G 2 ＝m T 2r⇒T＝2π
r
GM
=
=
=
=
口诀：高轨低速大周期大机械能
只适合绕同一中心天体的圆轨道卫星
第2课时
一、天上卫星模型
天体运动与人造卫星
1.基本规律
2.中心天体质量和密度
知2求质，知3求密
①
=
r
R
(特别知1求密).
=
若
=
则
=
得： =
设地球自转周期为 24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排
列位置如图所示，则下列关于卫星的说法中正确的是(
C)
A．a 的向心加速度等于重力加速度 g
π
B．c 在 4 h 内转过的圆心角为
6
C．b 在相同的时间内转过的弧长最长
D．d 的运动周期可能是 23 h
那如何发射一
颗卫星呢？
第2课 天体运动与人造卫星
BD
3．1798 年，卡文迪什测出万有引力常量 G，因此他被称为“能够称出地球质量的
2020版高考一轮物理复习数字课件第4章专题五 天体运动中的“三大难点”
2．变轨的两种情况
考点三 天体中的“追赶相遇”问题 卫星的追赶问题可以分为同向追赶和反向追赶两种情况，其实质为分析运转角度相差 2π 弧度的时间关系，熟知圆周运动的周期公式是分析此类问题的关键。 (2019·福建泉州二模)当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，称 之为“木星冲日”，2017 年 4 月 7 日出现了一次“木星冲日”。已知木星与地球几 乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地 球到太阳距离的 5 倍。则下列说法正确的是( ) A．下一次的“木星冲日”时间肯定在 2019 年 B．下一次的“木星冲日”时间肯定在 2018 年 C．木星运行的加速度比地球的大 D．木星运行的周期比地球的小
考点二 卫星(航天器)的变轨及对接问题
解析：所有航天器在近圆形轨道上绕地球运动的速度大小均小于第一宇宙速度，选 项 A 错误；对接轨道处的空间存在稀薄的大气，“天宫一号”克服空气阻力做功， 机械能减少，速率减小，万有引力大于做圆周运动所需的向心力，若不加干预， “天宫一号”将做近心运动，使轨道高度缓慢下降，此过程中万有引力做正功， 其动能增加，选项 B、C 正确；由于万有引力提供向心力，航天员在“天宫一号” 中处于失重状态，但地球对它的引力作用仍存在，选项 D 错误。
B．a3＞a2＞a1
C．a3＞a1＞a2
D．a1＞a2＞a3
考点一 近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题
解析：由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度 相等，根据 a＝ω2r，r2＞r3，则 a2＞a3；由万有引力定律和牛顿第二定律得， GMr2m＝ma，由题目中数据可以得出，r1＜r2，则 a2＜a1；综合以上分析有， a1＞a2＞a3，选项 D 正确。
2021-2022年高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第5节天体运动与人造卫星
2021-2022年高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天第5节天体运动与人造卫星(1)同步卫星可以定点在北京市的正上方。
(×)(2)不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度是相同的。
(√)(3)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。
(×)(4)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。
(√)(5)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。
(×)(6)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。
(√)(7)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行。
(√)突破点(一) 宇宙速度的理解与计算1．第一宇宙速度的推导方法一：由G Mm R 2＝m v 12R得v 1＝GM R＝ 6.67×10－11×5.98×10246.4×106m/s＝7.9×103 m/s 。
方法二：由mg ＝m v 12R得v 1＝gR ＝9.8×6.4×106 m/s ＝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 ＝2πRg＝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。
[多角练通]1．(xx·江苏高考)已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )A ．3.5 km/sB ．5.0 km/sC ．17.7 km/sD ．35.2 km/s解析：选A 根据题设条件可知：M 地＝10 M 火，R 地＝2R 火，由万有引力提供向心力GMmR 2＝m v 2R ，可得v ＝ GM R ，即v 火v 地＝ M 火R 地M 地R 火＝ 15，因为地球的第一宇宙速度为v 地＝7.9 km/s ，所以航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率v 火≈3.5 km/s ，选项A 正确。
高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 第5节 天体运动与人造卫星
第5节 天体运动与人造卫星(1)同步卫星可以定点在北京市的正上方。
(×)(2)不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度是相同的。
(√) (3)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。
(×) (4)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。
(√) (5)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s 。
(×)(6)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。
(√)(7)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可绕太阳运行。
(√)突破点(一) 宇宙速度的理解与计算1．第一宇宙速度的推导方法一：由G Mm R 2＝m v 12R 得v 1＝GM R＝ 6.67×10－11×5.98×10246.4×106m/s ＝7.9×103m/s 。
方法二：由mg ＝m v 12R得v 1＝gR ＝9.8×6.4×106 m/s ＝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 ＝2πRg＝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。
[多角练通]1．(2014·江苏高考)已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )A ．3.5 km/sB ．5.0 km/sC ．17.7 km/sD ．35.2 km/s解析：选A 根据题设条件可知：M 地＝10 M 火，R 地＝2R 火，由万有引力提供向心力GMmR 2＝m v 2R ，可得v ＝ GM R ，即v 火v 地＝ M 火R 地M 地R 火＝ 15，因为地球的第一宇宙速度为v 地＝7.9 km/s ，所以航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率v 火≈3.5 km/s ，选项A 正确。
高考物理一轮复习 第四章 第5课时万有引力定律与天体运动课件
开
关 4．据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，
其
质量约为地球质量的6.4倍．一个在地球表面重量为600
N的人在这个行星表面的重量将变为960 N，由此可B推
知，该行星的半径与地球半径之比约为
()
A．0.5 B．2 C．3.2
D．4
分组训练·提升能力
第5课时
5．宇航员在一星球表面上的某高处，沿水平方向
所以 ω＝
G(m1＋m2) L3
分组训练·提升能力
第5课时
1．(2010·新课标全国·20)太阳系中的8大行星的轨道
均可以近似看成圆轨道．下列4幅图是用来描述这
些行星运动所遵从的某一规律的图象．图中坐标系
本 讲 栏
的横轴是lg(T/T0)，纵轴是lg(R/R0)；这里T和R分别 是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0
讲
栏 目
在两极
P
GMm R2
开 关
在赤道上
P
Hale Waihona Puke 0.9PmR4 2
T2
密度
M
V
解得：G30Tπ2
课堂探究·突破考点
第5课时
【跟踪训练1 】1990年5月，紫金山天文台将他们发 现的第2 752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的
半径为16 km.若将此小行星和地球均看成质量分布
本 均匀的球体，小行星密度与地球相同．已知地球半
讲 栏
径R＝6 400 km，地球表面重力加速度为g.这个小行
目 星表面的重力加速度为
开
( B)
关
A．400g
1 B.400g
C．20g
1 D.20g
课堂探究·突破考点
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地卫星可以实现全球覆盖。 (2)近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的
卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的_半__径__， 其运行线速度约为 7.9 km/s。
[深化理解] 1．人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，卫星在其轨道上所
受的重力等于万有引力，提供向心力。 2．卫星轨道半径越大，卫星的向心加速度、角速度、线速
第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比最接近( )
A．9∶2 B．2∶9 C．18∶1 D．1∶18 解析：第一宇宙速度等于卫星的轨道半径与中心天体的半
径相等时的卫星的速度，根据牛顿第二定律有 GMRm2 ＝mvR2，
由此得第一宇宙速度 v＝ GRM，即 v∝ MR 。设月球
上的第一宇宙速度为 v1，地球上的第一宇宙速度为 v2，则
度越小，周期越大。 3．天体运动和人造卫星问题的实质就是万有引力定律与匀
速圆周运动的综合。
一、判断题
[基础自测]
(1)同步卫星可以定点在北京市的正上方。
( ×)
(2)不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度是相同的。( √ )
(3)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。( × )
(4)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度
D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为地球的第一宇宙
速度的
2 3
解析：要将火星探测器发射到火星上去，必须脱离地球引力，
即发射速度要大于第二宇宙速度，火星探测器仍在太阳系内
运转，因此从地球上发射时，发射速度要小于第三宇宙速度，
第5节
天体运动与人造卫星
目录
一
理课查研解时缺究透 跟漏好—踪——检—概测盲题念点型··公短考
二
式法板·定技妙理 巧 法
三
四
一 理解透——概念·公式·定理
[注 1] 第一宇宙速度是人造地球 1．三种宇宙速度 卫星的最大环绕速度。
第一宇宙速度 v1＝__7_.9_ km/s，是物体在地面附近绕地 球做匀速圆周运动的速度，也是人造地
[注 3] 地球同步卫星的运行参数都相同，但卫星
的质量不一定相同。 2．地球同步卫星的特点[注 3]
(1)轨道平面一定：轨道平面和_赤__道__平面重合。
(2)周期一定：与地球_自__转__周期相同，即 T＝24 h＝86 400 s。
(3)角速度一定：与地球自转的角速度_相__同__。 (4)高度一定：据 GMr2m＝m4Tπ22r 得 r＝ 3 G4MπT2 2≈第一宇宙速度的概念，得 GMRm2 ＝
有vv12＝ 答案：B
MM12·RR21＝
810×41＝105，接近29，可知 B 正确。
二 研究好——题型·考法·技巧
高考对本节内容的考查，主要集中在对宇宙速度的理解 及第一宇宙速度的计算、卫星的发射、运行、变轨等几个方 面，考查的方式以选择题为主，难度不大。
0 1
考点一
宇宙速度的理解与计算[基础自修类]
()
A．与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆
B．与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆
C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地
球表面是静止的
D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地
球表面是运动的
解析：人造地球卫星在运行时，由于地球对卫星的万有引力提 供它做匀速圆周运动的向心力，轨道的圆心一定与地球的中心 重合，不可能是地球上除地心以外的某一点，选项 A 错误；由 于地球同时绕地轴自转，所以卫星的轨道平面不可能与某一经 线所决定的平面共面，B 错误；若卫星在赤道平面内，则其圆 轨道可以有不同高度，周期也可以不同，故卫星可以相对地面 静止，也可以相对地面运动，选项 C、D 均正确。 答案：CD
(环绕速度)[注 1] 球卫星的最小发射速度 第二宇宙速度 v2＝11.2 km/s，是物体挣脱_地__球__引力束 (脱离速度)[注 2] 缚的最小发射速度 第三宇宙速度 v3＝16.7 km/s，是物体挣脱_太__阳__引力束
(逃逸速度) 缚的最小发射速度 [注 2] 第二宇宙速度与第一宇宙速度的关 系：v2＝ 2v1。
(√ )
(5)月球的第一宇宙速度也是 7.9 km/s。
(× )
(6)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。
(√ )
(7)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可
绕太阳运行。
(√ )
二、选择题
1．[鲁科版必修 2 P101 T4 改编](多选)可以发射一颗这样的人造
地球卫星，使其圆轨道
D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小 解析：所有同步卫星的轨道都位于赤道平面内，轨道半径和
运行周期都相同，A、B 均正确；由 v＝ GrM可知，导航 系统所有卫星运行的速度都小于第一宇宙速度，且运行轨道
半径越大，周期越大，C、D 均错误。 答案：AB
3．[粤教版必修 2 P55 T4 改编]已知月球质量与地球质量之比约 为 1∶80，月球半径与地球半径之比约为 1∶4，则月球上的
[题点全练] 1．[对宇宙速度的理解]
(多选)据悉，我国的火星探测计划将于 2018 年展开。2018 年 左右我国将进行第一次火星探测，向火星发射轨道探测器和火
星巡视器。已知火星的质量约为地球质量的19，火星的半径约
为地球半径的12。下列关于火星探测器的说法中正确的是( ) A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
km，
卫星离地面高度 h＝r－R≈3.6×104 km(为恒量)。
(5)速率一定：运行速度 v＝2Tπr≈3.08 km/s(为恒量)。 (6)绕行方向一定：与地球自转的方向_一__致__。
[注 4] 极地卫星和近地卫星的轨道平面 一定通过地球的球心。
3．极地卫星和近地卫星[注 4] (1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极
2．(多选)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫
星定位与通信系统(CNSS)，建立后的北斗卫星导航系统包括
5 颗同步卫星和 30 颗一般轨道卫星。关于这些卫星，以下说
法正确的是
()
A．5 颗同步卫星的轨道半径都相同
B．5 颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内
C．导航系统所有卫星的运行速度一定都大于第一宇宙速度
卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的_半__径__， 其运行线速度约为 7.9 km/s。
[深化理解] 1．人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，卫星在其轨道上所
受的重力等于万有引力，提供向心力。 2．卫星轨道半径越大，卫星的向心加速度、角速度、线速
第一宇宙速度与地球上的第一宇宙速度之比最接近( )
A．9∶2 B．2∶9 C．18∶1 D．1∶18 解析：第一宇宙速度等于卫星的轨道半径与中心天体的半
径相等时的卫星的速度，根据牛顿第二定律有 GMRm2 ＝mvR2，
由此得第一宇宙速度 v＝ GRM，即 v∝ MR 。设月球
上的第一宇宙速度为 v1，地球上的第一宇宙速度为 v2，则
度越小，周期越大。 3．天体运动和人造卫星问题的实质就是万有引力定律与匀
速圆周运动的综合。
一、判断题
[基础自测]
(1)同步卫星可以定点在北京市的正上方。
( ×)
(2)不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度是相同的。( √ )
(3)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。( × )
(4)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度
D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为地球的第一宇宙
速度的
2 3
解析：要将火星探测器发射到火星上去，必须脱离地球引力，
即发射速度要大于第二宇宙速度，火星探测器仍在太阳系内
运转，因此从地球上发射时，发射速度要小于第三宇宙速度，
第5节
天体运动与人造卫星
目录
一
理课查研解时缺究透 跟漏好—踪——检—概测盲题念点型··公短考
二
式法板·定技妙理 巧 法
三
四
一 理解透——概念·公式·定理
[注 1] 第一宇宙速度是人造地球 1．三种宇宙速度 卫星的最大环绕速度。
第一宇宙速度 v1＝__7_.9_ km/s，是物体在地面附近绕地 球做匀速圆周运动的速度，也是人造地
[注 3] 地球同步卫星的运行参数都相同，但卫星
的质量不一定相同。 2．地球同步卫星的特点[注 3]
(1)轨道平面一定：轨道平面和_赤__道__平面重合。
(2)周期一定：与地球_自__转__周期相同，即 T＝24 h＝86 400 s。
(3)角速度一定：与地球自转的角速度_相__同__。 (4)高度一定：据 GMr2m＝m4Tπ22r 得 r＝ 3 G4MπT2 2≈第一宇宙速度的概念，得 GMRm2 ＝
有vv12＝ 答案：B
MM12·RR21＝
810×41＝105，接近29，可知 B 正确。
二 研究好——题型·考法·技巧
高考对本节内容的考查，主要集中在对宇宙速度的理解 及第一宇宙速度的计算、卫星的发射、运行、变轨等几个方 面，考查的方式以选择题为主，难度不大。
0 1
考点一
宇宙速度的理解与计算[基础自修类]
()
A．与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆
B．与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆
C．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地
球表面是静止的
D．与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地
球表面是运动的
解析：人造地球卫星在运行时，由于地球对卫星的万有引力提 供它做匀速圆周运动的向心力，轨道的圆心一定与地球的中心 重合，不可能是地球上除地心以外的某一点，选项 A 错误；由 于地球同时绕地轴自转，所以卫星的轨道平面不可能与某一经 线所决定的平面共面，B 错误；若卫星在赤道平面内，则其圆 轨道可以有不同高度，周期也可以不同，故卫星可以相对地面 静止，也可以相对地面运动，选项 C、D 均正确。 答案：CD
(环绕速度)[注 1] 球卫星的最小发射速度 第二宇宙速度 v2＝11.2 km/s，是物体挣脱_地__球__引力束 (脱离速度)[注 2] 缚的最小发射速度 第三宇宙速度 v3＝16.7 km/s，是物体挣脱_太__阳__引力束
(逃逸速度) 缚的最小发射速度 [注 2] 第二宇宙速度与第一宇宙速度的关 系：v2＝ 2v1。
(√ )
(5)月球的第一宇宙速度也是 7.9 km/s。
(× )
(6)同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度。
(√ )
(7)若物体的速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体可
绕太阳运行。
(√ )
二、选择题
1．[鲁科版必修 2 P101 T4 改编](多选)可以发射一颗这样的人造
地球卫星，使其圆轨道
D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小 解析：所有同步卫星的轨道都位于赤道平面内，轨道半径和
运行周期都相同，A、B 均正确；由 v＝ GrM可知，导航 系统所有卫星运行的速度都小于第一宇宙速度，且运行轨道
半径越大，周期越大，C、D 均错误。 答案：AB
3．[粤教版必修 2 P55 T4 改编]已知月球质量与地球质量之比约 为 1∶80，月球半径与地球半径之比约为 1∶4，则月球上的
[题点全练] 1．[对宇宙速度的理解]
(多选)据悉，我国的火星探测计划将于 2018 年展开。2018 年 左右我国将进行第一次火星探测，向火星发射轨道探测器和火
星巡视器。已知火星的质量约为地球质量的19，火星的半径约
为地球半径的12。下列关于火星探测器的说法中正确的是( ) A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
km，
卫星离地面高度 h＝r－R≈3.6×104 km(为恒量)。
(5)速率一定：运行速度 v＝2Tπr≈3.08 km/s(为恒量)。 (6)绕行方向一定：与地球自转的方向_一__致__。
[注 4] 极地卫星和近地卫星的轨道平面 一定通过地球的球心。
3．极地卫星和近地卫星[注 4] (1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极
2．(多选)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫
星定位与通信系统(CNSS)，建立后的北斗卫星导航系统包括
5 颗同步卫星和 30 颗一般轨道卫星。关于这些卫星，以下说
法正确的是
()
A．5 颗同步卫星的轨道半径都相同
B．5 颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内
C．导航系统所有卫星的运行速度一定都大于第一宇宙速度