7.4 宇宙航行（强化提高）课件— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册21张PPT

第七章万有引力与宇宙航行
第4节宇宙航行
目录
考情分析
能力拓展
对应例题
拓展训练
考情分析
考情分析
本节知识在考试说明中为I级要求,是高考考查的重点内容之一，在历年的高考试题中几乎年年都考。考题多联系当今航天科学技术实际,考查角度灵活多样,题型以选择题为主,试题难度适中,要求考生注重理解能力及物理建模能力的培养。
能力拓展
地球同步卫星
1.同步卫星的特征
所谓地球同步卫星(又叫通信卫星)，是指相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星,T=24h.由于卫星的向心力由地球的引力提供，所有卫星轨道平面定过地心，而地球同步卫星的周期为固定值，所以同步卫星在赤道上方距离地面的高度h是一定的。
地球同步卫星
2.同步卫星的高度
如图所示，假设卫星在轨道B上随着地球的自转同步地做匀速圆周运动，卫星运动的向心力由地球对它的引力????引的一个分力????1提供,由于另一个分力????2的作用将使卫星轨道靠向赤道，故只有在赤道上空，同步卫星才可能在稳定的轨道上运行。
?
地球同步卫星
由 得 (T为地球自转周期，M、R分别为地球的质量、半径,h为卫星距离地面的高度)，代入数值得h=3.6x107 m。
?

对应例题
1．如图所示，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动.据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动.分别以a1、a2表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小.以下判断正确的是(　　)
A.a2>a3>a1 B.a2>a1>a3
C.a3>a1>a2 D.a3>a2>a1
空间站与月球绕地球同周期运动，根据a＝2????????2????可得，空间站向心加速度a1比月球向心加速度a2小，即a1a2，所以a3>a2>a1，故D项正确.
?

拓展训练
1．地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T，地球同步卫星的轨道半径为地球半径的n倍。则下列说法正确的是（ ）
A.地球同步卫星的周期为T B.地球同步卫星的周期为
C.地球同步卫星的加速度大小为 D.地球同步卫星的加速度大小为
答案：AC
解析：AB.地球同步卫星的周期与地球自转的周期相同，即等于T，故A正确，B错误；
CD.设地球质量为?M,半径为?R,不考虑地球自转时,地球表面上质量为m的物体所受重力等于万有引力,则有 ，设同步卫星的质量为，地球同步卫星的加速度大小为?a，根据牛顿第二定律有：
得： ，故C正确；D错误。
故选：AC。
2．一物体从一行星表面某高处做自由落体运动。自开始下落计时，得到物体离该行星表面的高度h随时间t变化的图象如图所示，则（
A．行星表面重力加速度大小为8
B．行星表面重力加速度大小为10
C．物体落到行星表面时的速度大小为20 m/s
D．物体落到行星表面时的速度大小为25 m/s）
答案：AC
解析：由题图可以看出,物体自由下落25 m所用的时间为 2. 5s,由 得 ,A 正确,B错误;由得物体落到行星表面时的速度 ,C 正确,D 错误.

3．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统。在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示。若AO>OB，则( )
A．星球A的质量一定大于B的质量
B．星球A的线速度一定大于B的线速度
C．双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小
D．双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小
解析：A. 双星靠相互间的万有引力提供向心力,所以向心力相等;根据万有引力提供向心力公式得： ，
因为 ,所以 ，即B的质量一定大于A的质量。故A错误；
B. 双星系统角速度相等，根据v=ωr，且AO>OB，可知，A的线速度大于B的小速度，故B正确；
C. 根据万有引力提供向心力公式得： ,解得周期为 ，可知双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小，故C正确；
D. 根据周期为 ，可知双星的总质量一定，双星之间的距离越大，转动周期越大，故D错误。
故选：BC

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