1、同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 第2页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案06 万有引力与航天第3页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案第五节 宇宙航行第六节 经典力学的局限性第4页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案目 标 导 向第5页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导
2、 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案知识与技能1.识别三个宇宙速度2掌握第一宇宙速度的推导3认识人类探索宇宙的成就4知道经典力学的适用范围过程与方法有关宇宙航行的学习，是在航天理论知识的基础上进行的航天器是人类在认识世界之后，改造世界的成果，它是人类科学思想的结晶对于航天知识的学习，要多分析，多思考，多问几个“为什么”情感态度与价值观感知人类探索宇宙的梦想.第6页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案自 学 导 航第7页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导
3、学真 题 导 思课 后 习 题 答 案1人造地球卫星图 661如图 661 所示，当物体的_足够大时，它将会围绕_旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的_一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做_运动，向心力由地球对它的_提供，即 GMmr2 _，则卫星在轨道上运行的线速度 v _.第8页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案2三个宇宙速度的比较数值意义第一宇宙速度_km/s(1)卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的_速度(2)使卫星绕地球做匀速圆周运动的_地面发射速度第二宇宙速度_km/s使
4、卫星挣脱_引力束缚的_地面发射速度第三宇宙速度_km/s使卫星挣脱_引力束缚的_地面发射速度第9页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案3.经典力学的成就和局限性(1)经典力学的成就牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，经受了实践的检验，取得了巨大的成就(2)经典力学的局限性牛顿力学即经典力学，它只适用于_、_的物体，不适用于_和_的物体狭义相对论阐述了物体以接近光速运动时遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的结论，如质量要随物体运动速度的增大而_第10页同步导练/R
5、J必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案20 世纪 20 年代，建立了量子力学，它正确描述了_粒子的运动规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用爱因斯坦的广义相对论说明在_的作用下，牛顿的引力理论将不再适用第11页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案答案1速度 地球 卫星 匀速圆周 万有引力 mv2r GMr27.9(1)最大(2)最小 11.2 地球 最小 16.7 太阳 最小3(2)宏观 低速运动 微观 高速运动 增大微观 强引力第1
6、2页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案要 点 导 析第13页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案导析 1 人造卫星问题的分析思路(1)人造卫星的轨道卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引力充当向心力因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道如图 662 所示图 662第14页同步导练/
7、RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案(2)人造卫星的运行规律项目推导关系线速度 v与轨道半径r的关系由 GMmr2 mv2r 得 vGMr 1r12半径越大，速度越小角速度 与轨道半径 r 的关系由 GMmr2 m2r 得 GMr3 1r32半径越大，角速度越小周期 T 与半径 r 的关系由 GMmr2 m42T2 r 得 T42r3GM r32半径越大，周期越大向心加速度 a 与半径 r 的关系由 GMmr2 ma 得 aGMr2 1r2半径越大，向心加速度越小第15页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想
8、自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案注意：如果没有特别说明是“近地卫星”，则GMmr2不一定等于 mg，向心加速度等于所在位置的重力加速度 g，卫星上所有物体均处于完全失重状态第16页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案导析 2 宇宙速度(1)第一宇宙速度(环绕速度)：是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度推导地球的第一宇宙速度方法 1：由于地球对卫星的万有引力是卫星环绕运动的向心力GMmR2 mv2R.式中 R 取地球半径
9、 R6 400 km，M 为地球质量 M61024 kg，m 为卫星质量，v是卫星环绕地球的速度vGMR 7.9 km/s.第17页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案方法 2：由于地球对卫星的万有引力等于卫星所在处的重力，这个重力就是卫星环绕地球运动的向心力mgmv2R，v gR.式中 g 为地球表面的重力加速度 9.8 m/s2，R 为地球半径 6 400 km.v gR7.9 km/s.说明：从两个表达式均可看出第一宇宙速度是环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，但第一宇宙速度又称为发射人造卫星的最小速度
10、第18页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案(2)第二宇宙速度(脱离速度)：在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去所必须具有的最小发射速度，称为第二宇宙速度，其大小为 v11.2 km/s.(3)第三宇宙速度：在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所必须具有的最小速度，称为第三宇宙速度，其大小为 v16.7 km/s.第19页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导
11、思课 后 习 题 答 案导析 3 同步卫星问题(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地球同步卫星，又叫通信卫星(2)特点特点理解周期一定同步卫星在赤道上空相对地球静止，它绕地球的运动与地球自转同步，它的运动周期就等于地球自转的周期，即 T24 h角速度一定同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度，7.26 rad/s第20页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案轨道一定由于同步卫星绕地球的运动与地球的自转同步，决定了同步卫星的轨道平面应与赤道平面重合由 GMmr2 m42T2 r 得
12、r3 GMT242，所有同步卫星的轨道半径相同，距地高度 hrR 地3.6107 m环绕速度大小一定由 v2rT 知所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，v3.08 km/s向心加速度大小一定由 GMmr2 ma 得 aGMr2，所有同步卫星运动的向心加速度大小都相同，a0.228 m/s2第21页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案导析 4 经典力学的局限性(1)速度对质量的影响在经典力学中，物体的质量不随速度而变，根据牛顿第二定律 Fma 知，物体在力 F 作用下做匀变速运动，只要时间足够长，物
13、体的运动速度就可以增加到甚至超过光速 c.爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 mm01v2c2，其中 m0 为物体静止时的质量，m 是物体速度为 v 时的质量，c 是真空中的光速在高速运动时，质量的测量是与运动状态密切相关的第22页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案(2)速度对物理规律的影响：对于低速运动问题，一般用经典力学规律来处理对于高速运动问题，经典力学已不再适用，需要用相对论知识来处理(3)经典力学与量子力学、相对论的对比物质世界由宏观到微观，有着不同的规律表现各种理论既矛
14、盾又统一在经典力学中，物体的粒子性和波动性是对立的、不相容的，而微观粒子既具有粒子性又具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学来说明，量子力学能很好地描述微观粒子的运动规律第23页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义，它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于宏观世界，不适用于微观世界，只适用于低速运动，不适用于高速运动第24页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导
15、学真 题 导 思课 后 习 题 答 案方 法 导 学第25页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案思维导悟导悟 1 关于人造卫星问题的计算【例 1】两颗人造地球卫星，其轨道半径之比 r1r221，求：(1)向心加速度之比；(2)线速度之比；(3)角速度之比；(4)运动周期之比第26页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【解析】由于卫星绕地球做圆周运动时，地球对卫星的万有引力为卫星提供向心力，根据牛顿第二定律有(1)由 GM
16、mr2 ma 得：aGMr2所以a1a2GMr21GMr22r22r2114(2)由 GMmr2 mv2r 得：vGMr所以v1v2r2r112 22第27页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案(3)由 GMmr2 mr2 得：GMr3所以12r32r31123 24(4)由 GMmr2 m(2T)2r 得：T42r3GM所以T1T2r31r322132 2【答案】(1)14(2)22 (3)24 (4)2 2第28页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真
17、 题 导 思课 后 习 题 答 案【点悟】在进行本类题目的分析和计算时，应特别注意：卫星运转需要的向心力由万有引力提供，即GMmr2mv2r m2rm42T2 r，在等式右边为向心力表达式，要讨论哪一个物理量，就要用哪个量表达的向心力，从而进行分析讨论第29页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【变式训练 1】(多选)如图 663 所示，a、b、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星，a 和 b 的质量相等，且小于 c 的质量，则()图 663Ab 所需向心力最小Bb、c 的周期相等且大于 a 的周
18、期Cb、c 的向心加速度大小相等，且大于 a 的向心加速度Db、c 的线速度大小相等，且小于 a 的线速度第30页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案解析：因卫星运动的向心力就是它们所受到的万有引力，由 FGMmr2 知 b 所受的引力最小，故 A 项对；由GMmr2man，得 anGMr2，即卫星的向心加速度与轨道半径的二次方成反比，所以 b、c 的向心加速度大小相等且小于 a 的向心加速度，故 C 项错；由GMmr242mrT2，得 T2 r3GM，即人造地球卫星运行的周期与其轨道半径三次方的二次方第3
19、1页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案根成正比，所以 b、c 的周期相等且大于 a 的周期，B 项对；由GMmr2mv2r，得 vGMr，即地球卫星的线速度与其轨道半径的二次方根成反比，所以 b、c 的线速度大小相等且小于 a 的线速度，D 项对答案：ABD第32页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案导悟 2 宇宙速度【例 2】中国开展月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月
20、球基地”三个阶段若某宇航员在月球表面附近从高 h 处以初速度 v0水平抛出一个小球，测出小球的水平位移为 L(已知月球半径为 R，万有引力常量为 G)(1)求月球表面的重力加速度大小；(2)求月球质量；(3)求月球表面的第一宇宙速度大小第33页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【解析】(1)小球做平抛运动 水平方向上，Lv0t 竖直方向上，h12g 月 t2 联立解得 g 月2hv02L2.(2)物体在月球表面，受到的重力近似等于万有引力 mg 月GMmR2，解得 Mg月R2G 2hv02R2GL2.第3
21、4页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案(3)近月卫星的运行速度即月球的第一宇宙速度 mg 月mv12R 解得 v1 g月Rv0L 2hR.【答案】(1)2hv02L2 (2)2hv02R2GL2 (3)v0L 2hR第35页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【点悟】(1)第一宇宙速度的含义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度，是人造卫星最小的发射速度，是人造卫星环绕地球做匀速圆周运动的
22、最大运行速度。(2)计算第一宇宙速度有两种方法：由 GMmR2 mv2R，得 vGMR；由 mgmv2R，得 v gR.第36页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【变式训练 2】我国成功发射了“神舟七号”飞船，在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小()A一定等于 7.9 km/sB等于或小于 7.9 km/sC一定大于 7.9 km/sD介于 7.9 km/s 和 11.2 km/s 之间第37页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导
23、思课 后 习 题 答 案解析：因为第一宇宙速度 7.9 km/s 是围绕地球运动的最大环绕速度，因此所有人造地球卫星的速度都小于或等于第一宇宙速度，所以选项 B 正确答案：B第38页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案导悟 3 同步卫星问题【例 3】(多选)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3 GMT242B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 GMmR2D卫星运行的向心加速度
24、小于地球表面的重力加速度第39页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【解析】由 G MmRh2m42T2(Rh)，得卫星距地面的高度为3 GMT242 R，选项A 错误第一宇宙速度是最小的发射卫星的速度，卫星最大的环绕速度，选项 B 正确同步卫星距地面有一定的高度 h，受到的向心力大小为G MmRh2，选项 C 错误由 G MmRh2ma 卫星运行的向心加速度为 a GMRh2，由GMmR2 mg 得地球表面的重力加速度为 gGMR2，选项 D 正确【答案】BD第40页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超
25、越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【点悟】同步卫星与一般的卫星遵循同样的规律，所以解决一般卫星问题的思路、公式均可运用在同步卫星问题的解答中同步卫星同时又具备自身的特殊性，即有确定的周期、角速度、加速度、线速度、高度、轨道半径、轨道平面第41页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【变式训练 3】(多选)我国“中星 11 号”商业通信卫星是一颗同步卫星，它定点于东经 98.2 度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是()A运行速度大于 7.9 km/sB离地
26、面高度一定，相对地面静止C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等第42页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案解析：“中星 11 号”是地球同步卫星，距地面有一定的高度，运行速度要小于 7.9 km/s，A 错其位置在赤道上空，高度一定，且相对地面静止，B 正确其运行周期为24 小时，小于月球的绕行周期 27 天，由 2T 知，其运行角速度比月球大，C 正确同步卫星与静止在赤道表面的物体具有相同的角速度，但半径不同，由 ar2 知，同步卫星的向心加速度大
27、，D 错答案：BC第43页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案导悟 4 经典力学的成就与局限性【例 4】下列说法中正确的是()A经典力学适用于任何情况下的任何物体B狭义相对论否定了经典力学C量子力学能够描述微观粒子运动的规律D万有引力定律也适用于强相互作用力第44页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【解析】图 664【答案】C第45页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导
28、学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【点悟】人们认识发现自然规律都要经过一个曲折的过程，新的理论的出现并不一定是对已知理论的全盘否定，如经典力学是狭义相对论力学在低速宏观情况下的近似第46页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案探究导引探究 1 卫星的变轨【例 1】某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道 1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道 2，最后将卫星送入同步轨道 3.轨道 1、2 相切于 Q 点，2、3相切于 P 点，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()图
29、665第47页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案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 上的角速度大于在轨道 1 上的角速度C卫星在轨道 1 上经过 Q 点时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 点时的加速度第48页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【解析】由 GMmr2 mv2r mr2 得，vGMr，G
30、Mr3，由于 r1v3，13，A、B 错；轨道 1 上的 Q 点与轨道 2 上的 Q 点是同一点，到地心的距离相同，根据万有引力定律及牛顿第二定律知，卫星在轨道 1 上经过 Q 点时的加速度等于它在轨道 2 上经过 Q 点时的加速度，同理卫星在轨道 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，C 错，D 对【答案】D第49页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【点悟】(1)当卫星绕天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，由 GMmr2 mv2r，得 vGMr，由此可见轨道半径
31、r 越大，线速度 v 越小当由于某原因速度 v 突然改变时，若速度 v 突然减小，则 Fmv2r，卫星将做近心运动，轨迹变为椭圆；若速度 v突然增大，则 Fmv2r，卫星将做离心运动，轨迹变为椭圆，这就是卫星的发射与回收原理(2)卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度相同第50页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案探究 2 一般卫星与同步卫星、赤道表面物体的区别【例 2】(多选)同步卫星离地心距离为 r，运行速度为 v1，加速度为 a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为
32、 a2，第一宇宙速度为 v2，地球半径为 R，则()A.a1a2rR B.a1a2R2r2C.v1v2R2r2D.v1v2Rr第51页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【解析】同步卫星和赤道上的物体的角速度相等，据 a2r 知a1a2rR；第一宇宙速度是卫星贴近地面绕行时的速度，即近地卫星的速度近地卫星和同步卫星都满足vGMr，所以v1v2Rr.【答案】AD第52页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【点悟】本例涉及三
33、个物体：同步卫星、近地卫星、地球赤道上的物体同步卫星与地球赤道上的物体的周期都等于地球自转的周期，而不等于近地卫星的周期；近地卫星与地球赤道上的物体的运动半径都等于地球半径，而不等于同步卫星的运动半径；三者的线速度各不相同第53页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案探究 3 卫星的追及和相遇问题(1)在同一轨道上运动的两颗卫星，后面的卫星想要追上前面的卫星，应该先减速到低轨道，获得较大的角速度，再加速到原轨道实现与前一卫星的对接，本质上属于卫星变轨问题(2)卫星的相遇问题，需要比较角速度，而不是线速度第54
34、页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【例 3】(多选)如图 666 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，万有引力常量为 G，则 ()图 666第55页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案A发射卫星 b 时速度要大于 11.2 km/sB卫星 a 的运行速度
35、大于卫星 b 的运行速度C卫星 a 和 b 下一次相距最近还需经过 t2GM8R3D若要卫星 c 与 b 实现对接，可让卫星 c 加速第56页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案【解析】以大于 11.2 km/s 的速度发射卫星，可以使卫星脱离地球的束缚，卫星 b为地球同步卫星，发射速度小于 11.2 km/s，A 选项错误；根据万有引力提供向心力，GMmr2mv2r，运行速度 vGMr，轨道半径越大，运行速度越小，故卫星 a 的运行速度大于卫星 b 的运行速度，B 选项正确；卫星 a 和 b 下次相距最近
36、的时间 t2ab，其中 GMm4R2ma22R，b，联立解得 t2GMR3，C 选项正确；卫星 c 加速后，做离心运动，轨道半径变大，不会和卫星 b 实现对接，D 选项错误【答案】BC第57页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案真 题 导 思第58页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案1(2016 年高考天津卷)我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接假设“天宫二号”与“神舟十一号
37、”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()图 667第59页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案A使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接第60页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超
38、越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案解析：若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，则由于所需向心力变大，故飞船做离心运动，将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项 A 错误；若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后空间站减速，则由于所需向心力变小，故空间站做向心运动，将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项 B 错误；要想实现对接，可使飞船在比空间试验室半径较小的轨道上加速，然后飞船做离心运动，将进入较高的空间试验室轨道，逐渐靠近空间站后，两者速度接近时实现对接，选项 C 正确；若飞船在比空间试验室半径较小的轨道上减速，则
39、飞船所需向心力减小，将进入更低的轨道，从而不能实现对接，选项 D 错误答案：C第61页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案2(2016 年高考北京卷)如图 668 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()图 668第62页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案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
40、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第63页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案解析：不论卫星处于轨道 1 还是轨道 2，其位于 P 点时到地心的距离是一定的，卫星所受的地球对它的万有引力(即所提供的向心力)F 向相同卫星在轨道 2 沿圆周运动，表示此时其所需要的向心力 F2mv22r 恰好与 F 向相等；卫星在轨道外沿椭圆运动，即运动至 P 点后做向心运动，表明此时其所需要的向心力 F1mv21r 小于 F 向，所
41、以一定有 v1 v2，所以选项 A 错误不论卫星处于轨道 1 还是轨道 2，其位于 P 点时到地心的距离是相同的，所以向心力 F 向(即卫星与地球间的万有引力)以及向心加速度(a 向F向m)都是相同的，所以选项 B 正确由于卫星在轨道 1 上不同位置时，与地球的距离不同，所受万有引力(向第64页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案心力)大小不同，所以加速度的大小也不相同同时，由于在不同位置时的万有引力的方向不同，因此加速度的方向也不相同因此选项 C 错误.卫星在轨道 2 上各点的速度大小相同，但方向不同，因
42、此其在轨道 2 上各点的动量大小相等但方向不同，所以选项 D错误若卫星通过 P 点时的速度再进一步增大，其速度比它通过轨道 2 上 P 点的速度还大时，则将做一个以 P 点为近地点的更大的椭圆运动答案：B第65页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案3(2019 年高考课标全国卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为 a 金、a 地、a 火，它们沿轨道运行的速率分别为 v 金、v 地、v 火已知它们的轨道半径 R 金R 地a 地a 火Ba 火a 地a 金Cv 地v 火v
43、 金Dv 火v 地v 金第66页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案解析：由万有引力提供向心力 GMmR2 ma 可知轨道半径越小，向心加速度越大，故知 A 项正确，B 项错误；由 GMmR2 mv2R得 vGMR 可知轨道半径越小，运行速率越大，故 C、D 项错误 答案：A第67页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案4(2019 年高考北京卷)2019 年 5 月 17 日，我国成功发射第 45 颗北斗导航卫星，该卫星
44、属于地球静止轨道卫星(同步卫星)该卫星()A入轨后可以位于北京正上方B入轨后的速度大于第一宇宙速度C发射速度大于第二宇宙速度D若发射到近地圆轨道所需能量较少第68页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案解析：由于卫星为同步卫星，所以入轨后一定只能与赤道在同一平面内，故 A 错误；由于第一宇宙速度为卫星绕地球运行的最大速度，所以卫星入轨后的速度一定小于第一宇宙速度，故 B 错误；由于第二宇宙速度为卫星脱离地球引力的最小发射速度，所以卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度，故 C 错误；将卫星发射到越高的轨道克服引力
45、所做的功越大，所以发射到近地圆轨道所需能量较小，故 D 正确 答案：D第69页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案5(2019 年高考江苏卷)1970 年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动如图 669 所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为 v1、v2，近地点到地心的距离为 r，地球质量为 M，引力常量为 G.则()图 669第70页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案A
46、v1v2，v1GMrBv1v2，v1GMrCv1v2，v1GMrDv1GMr第71页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案解析：“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功，动能减小，所以 v1v2，过近地点圆周运动的速度为 vGMr，由于“东方红一号”在椭圆上运动，所以v1GMr，故 B 正确 答案：B第72页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案课 后 习 题 答 案第73页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想
47、自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案第五节 宇宙航行1“神舟五号”绕地球运动的向心力由其受到的地球万有引力提供GMmr2 m(2T)2r，r3 GMT242其中周期 T24602603714 min91.64 min，则r3 6.6710116.0102491.6460242 m6.7106 m第74页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案其距地面的高度为 hrR6.7106 m6.4106 m3105 m300 km.说明：前面“神舟五号”周期的计算是一种近似的计算
48、，教师还可以根据“神舟五号”绕地球运行时离地面的高度的准确数据，让学生计算并验证一下其周期的准确值已知：“神舟五号”绕地球运行时离地面的高度为 343 km，则根据GMmr2 m42T2 r在地面附近有 GMmR2 mgrRh第75页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案根据式得T2Rh3gR22(RhR)Rhg26.40.31066.41066.71069.8 s5436 s90.6 min第76页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后
49、习 题 答 案2环绕地球表面做匀速圆周运动的人造卫星需要的向心力，由地球对卫星的万有引力提供，即GMmR2 mv2R，得 vGMR.在地面附近有 GMmR2 mg，可得 GMR2g，将其代入式，有 vR2gR Rg第77页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案3(1)设金星质量为 M1、半径为 R1、金星表面处自由落体加速度为 g1.在金星表面 GM1mR21 mg1设地球质量为 M2、半径为 R2、地球表面自由落体加速度为 g2，在地球表面有GM2mR22 mg2第78页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/
50、超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案式除以式，得M1M2R22R21g1g2，即g1M1M2R22R21g20.821 120.9529.8 m/s28.9 m/s2(2)GM1mR21 mv2R1vGM1R1 R1g10.95R2 0.820.952g27.3 km/s第79页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案第六节 经典力学的局限性解答与说明1例如研究微观粒子的加速、碰撞及结构等问题时，经典力学就不适用了2v 在达到 0.14c 时，m 相对 m0 会有 1%的误差.第80页同步导练/RJ必修 物理 经典品质/超越梦想 自 学 导 航要 点 导 析方 法 导 学真 题 导 思课 后 习 题 答 案能力导练十三
