高一必修2物理行星的运动知识点整理 高一必修2物理行星的运动知识点整理 (一)科学家对行星运动规律的研究过程 思考1：在古代，人们对天体运动的认识有哪几种学说? 思考2：如何客观的评价这两种学说? 这两种学说都不完善，因为太阳，地球等天体都是运动的，太阳只是太阳系的中心天体，不是宇宙的中心。鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进，日心说更能完美的解释天体的运动。 思考3：之后的科学家做了哪些努力? 导师丹麦天文学家第谷(1546-1601)是富二代，喜欢观察星系，丹麦国王就把一个小岛给他，配上先进的望远镜观测。对行星进行了多年的观测记录，最后收了一个徒弟叫德国天文学家开普勒(1571-1630)用了20年的时间研究了他的导师丹麦天文学家第谷(1546-1601)的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得数据与观测数据至少有8分的角度误差。当时公认的第谷的观测误差不超过2分,开普勒想,这不容忽视的8分也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的.只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆,而是椭圆,才能解释这种差别.后来开普勒又仔细研究了第谷的观测资料,经过四年多的刻苦计算先后否定了19种设想,最后终于发现了天体运行的规律开普勒三大定律。 (二)开普勒三定律 定义：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上，也叫轨道定律。 开一意义：
1.第一定律解决了行星轨道问题,不是圆而是椭圆,行星与太阳的距离在不断变化,有时远离,有时靠近太阳,所以行星的运动就不是哥白尼在日心说中所提出的'圆周运动. 2.太阳并不是位于椭圆中心,而是位于焦点处。 3.不同行星轨道不同,但所有轨道的焦点重合。 思考2：开普勒第二定律的内容是什么?远日点和近日点的速率大小如何? 也叫面积定律。对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积. 行星离太阳比较近时,速度比较快,离太阳比较远时,速度比较慢,即在近日点(线)速度大于远日点速度。 也叫周期定律。所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等. 注.比值k是一个对所有行星都相同的常量,与环绕天体无关,只与中心天体有关。 1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心 2.对于某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变，即行星做匀速圆周运动。 3.所有行星的轨道的半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。 思考5：使用开普勒三定律时需要注意什么? (1)开普勒定律适用于所有环绕天体绕中心天体的运动,不过此时比值k是由中心天体质量所决定的另一恒量. (2)行星的轨道都跟圆近似,因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动.
★课题 6.1 行星的运动 ★教学目标 (一)知识与技能: 1.知道地心说和日心说的基本内容。 2.学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。 3.了解人类对行星的认识过程是漫长复杂的，真是来 之不易的。 (二)过程与方法: 4.体会精确的观察记录在科学研究中的重要地位。 5.对过对开普勒三定律的学习了解天体运动的规律。 (三)情感态度与价值观: 6.通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几 位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。 7.了解伽利略等科学家为科学献身的精神，学习前人 对问题一丝不苟、孜孜以求的精神。 ★重难点： 掌握天体运动的演变过程; 熟记开普勒三定律. ★课时安排:1课时 ★新课引入：同学们，在前面的学习中我们已经学习了运动学\静力学及动力学的基本知识并且用这些知识研究了地面上物体的运动，现在我们就放开视野,从今天开始我们来研究天空中的运动：天体运动。首先是太阳系行星的运动. 研究天体的运动是从古到今科学研究的永恒主题。关于行星的运动，历史上有两种对立的说法，这是历史上牺牲最大的科学争论。
★新课教学 一、地心说 1、地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。 2、代表人物：托勒密(公元90——168年) 3、存在条件：第一符合人们的日常经验，第二人们多信奉宗教神学，认为地球是宇宙中心。 但: 随着观测精度的不断提高，地心说算出的行星位置偏离观测位置越来越大 二、日心说 1、日心说：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 2、代表人物：哥白尼（1473——1543） 3、存在条件：地心说解释天体运动不仅复杂，而且许多问题都不能解释。而用日心说，许多天体运动的问题不但能解决，而且还变得特别简单。 进入高中物理的第一节课就学了参考系的选择,我们知道运动的描述是相对的,从表面上看,两学说只不过是参考系的改变.但大家要注意,这是一两千年前的争论,运动描述的相对性是物理学发展后,一非常现代的科学观点,它们所谓的静止是绝对静止,就像我们还没读书,没学物理时认为地面是绝对静止的,其它物体相对地面的在动叫做运动的物体,地心说的观点就是地球绝对静止,日心说的观点就是太阳绝对静止.现在看来古代的两种学说都不完善，地心说和日心说的共同点：天体的运动都是匀速圆周运动。因为太阳、地球等天体都是运动的(运动是绝对的)，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进,在太阳系中我们认为太阳是静止的 师：“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明，也就是说，“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么，每
高三物理二轮特色专项训练核心考点天体运动与人造卫星 「核心链接」 「命题猜想」 天体运动和人造卫星问题是高考命题旳热点，几乎每年都考，题型以选择题为主．预计2013年高考将从下列角度命题： 1．以天体旳匀速圆周运动为情景，考查天体质量、密度旳估算； 2．以卫星旳匀速圆周运动为情景，考查人造卫星旳轨道参量旳分析及第一宇宙速度旳计算； 3．“交会对接”中旳变轨问题及变轨过程中旳能量问题； 4．以计算题旳形式考查万有引力定律在双星、黑洞和天体发现及探索中旳应用． 「方法突破」 1．抓住两条主线 〔1〕地球表面附近万有引力与重力相等旳关系，即 G＝mg； 〔2〕万有引力与向心力相等旳关系，即G＝m＝m2r＝mω2r; 然后选择其中涉及旳物理量建立关系式．2．熟练掌握卫星旳线速度、角速度、周期与轨道半径旳关系推导． 3．知道第一宇宙速度等于近地卫星旳运行速度，是人造卫星旳最小发射速度． 4．注意双星、多星问题中，两星体距离与星体旳轨道半径一般不等；多星中任何一颗星体做圆周运动需要旳向心力等于其他所有星体万有引力旳合力． 5．在处理变轨问题时，要分清圆周轨道与椭圆轨道，弄清轨道上切点旳速度关系并根据机械能旳变化分析卫星旳运动情况． 「强化训练」 1．〔2012·高考广东卷〕如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上旳〔〕 A．动能大B．向心加速度大 C．运行周期长D．角速度小 2．〔2012·高考四川卷〕今年4月30日，西昌卫星发射中心发射旳中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×107 m．它与另一颗同质量旳同步轨道卫星〔轨道半径为4.2×107 m〕相比〔〕 A．向心力较小 B．动能较大 C．发射速度都是第一宇宙速度 D．角速度较小 3．〔2012·湖北七市联考〕美国宇航局2011年12月5日宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球旳、可适合居住旳行星——“开普勒226”，其直径约为地球旳2.4倍．至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星旳密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星旳第一宇宙速度等于〔〕
精心整理天体运动与人造卫星 要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＝m得 v1＝＝m/s ＝ 2．四个比较 (1)同步卫星的周期、轨道平面、高度、线速度、角速度绕行方向均是固定不变的，常用于无线电通信，故又称通信卫星。
(2)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖。 (3)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7.9km/s。 (4)赤道上的物体随地球自转而做匀速圆周运动，由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星，但 A 点和B，又因v1 (3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律＝k可知T1＜T2＜T3。
[方法规律]卫星变轨的实质(1)当卫星的速度突然增加时，G＜m，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由v＝可知其运行速度比原轨道时减小。 (2)当卫星的速度突然减小时，G＞m，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时 由v ＋r2 1 ＝L 图4-5-6 (2)如图4-5-7所示，三颗质量相等的行星位于一正三角形的顶点处，都绕三角形的中心做圆周运动。每颗行星运行所需向心力都由其余两颗行星对其万有引力的合力来提供。 图4-5-7
×2×cos30°＝ma向 其中L＝2r cos30°。 三颗行星转动的方向相同，周期、角速度、线速度的大小相等。
人造卫星的基本原理 参考、摘录自——王冈 曹振国《人造卫星原理》 一、关于椭圆轨道 在地球引力的作用下，要使物体环绕地球作圆周运动，那么必须使得物体的速度达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等，则它将作圆周运动。若其所需向心力大于地球引力，这是物体的运动轨迹就变成椭圆轨道了。物体的速度比环绕速度（作圆周运动时的速度）大得越多，椭圆轨道就越“扁长”，直到达到第二宇宙速度，物体便沿抛物线轨道飞出地球引力场之外。 因为发射卫星和飞船时，入轨点的速度控制不可能绝对精确，速度大小的微小偏离，和速度方向与当地的地球水平方向间的微小偏差，都会使航天器的轨道不是圆形二是椭圆形，椭圆扁率取决于入轨点的速度大小和方向。 二、卫星运动轨道的几何描述 尽管开普勒定律阐明的是行星绕太阳的轨道运动，它们可以用于任意二体系统的运动，如地球和月亮，地球和人造卫星等。 假定地球中心O 在椭圆的一个焦点上 a ——椭圆的半长轴 b ——椭圆的半短轴 >11.2km/s-抛物线 >16.7km/s-双曲线
c e ——偏心率 a c e = P e ——近地点 A p ——远地点 P ——半通径)1(2 2 e a a b P -== Y w ——轴与椭圆交点的坐标 f ——真近点角，近地点和远地点之间连线与卫星向径之间的夹角 E ——偏近点角 只要知道了卫星运行的椭圆轨道的几个主要参数：a ，e 等，卫星在椭圆轨道上任一点（r ）处的速度就可以计算出来： )12( a r v - = μ 其中2μ=GM （地心万有引力常数） 椭圆轨道上任一点处的向径r 为：)cos 1(E e a r -= 近地点向径：)1(e a r p -= 远地点向径：)1(e a r A += 所以，近地点r 最小，卫星速度最大e e a v -+? = 112 μ 远地点r 最大，卫星速度最小e e a v +-? = 112 μ 卫星或飞船入轨点处的速度，通常就是近地点的速度，这个速度一般要比当地的环绕速度要大；而椭圆轨道上远地点速度则比当地的环绕速度要小。 圆形轨道可以看成椭圆轨道的特殊情况。即a=b=r ，所以 r GM r v = = 2 μ A
高中物理必修2课后限时训练7行星的运动1．首先对天体做圆周运动产生了怀疑的科学家是() A．布鲁诺B．伽利略 C．开普勒D．第谷 答案：C 2．下列关于开普勒对行星运动规律的认识的说法正确的是() A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆 C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同 D．所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比 解析：由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，A正确，B错误；由开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，故C、D错误． 答案：A 3．地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化．北半球冬至这天地球离太阳最近，夏至这天最远．下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是() A．地球公转速度是不变的 B．冬至这天地球公转速度大 C．夏至这天地球公转速度大 D．无法确定 解析：冬至地球与太阳的连线短，夏至长．根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过的面积相等，则在相等的时间内冬至时地球运动的路径就要比夏至时长，所以冬至时地球运动的速度比夏至时的速度大，故选B． 答案：B 4．已知金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳公转的周期，它们绕太阳的公转均可看成匀速圆周运动，则可判定() A．金星的质量大于地球的质量 B．金星的半径大于地球的半径 C．金星到太阳的距离大于地球到太阳的距离 D．金星到太阳的距离小于地球到太阳的距离 解析：根据开普勒第三定律a3 T2＝k，因为金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳公转的周期，所以金星 到太阳的距离小于地球到太阳的距离，D正确． 答案：D 5．16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点就目前来看存在缺陷的是() A．宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动 C．天穹不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象 D．与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多 解析：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；行星在椭圆轨道上 运动的周期T和轨道的半长轴满足a3 T2＝k(常量)，故所有行星及月球实际上并不是做匀速圆周运动．整个宇宙是在不停地运动的，宇宙中星体间的距离都远大于日地间的距离．综上，应选A、B、C．答案：ABC 6．理论和实践证明，开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体(包括卫星绕行星 的运动)都适用．下面对于开普勒第三定律的公式a3 T2＝k，说法正确的是() A．公式只适用于轨道是椭圆的运动 B．式中的k值，对于所有行星(或卫星)都相等
人造卫星 宇宙速度教学设计 课前预习： 1．第一宇宙速度是指卫星在__________绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做匀 速圆周运动的____________速度．第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆周 运动所需要的________发射速度，其大小为________． 2．第二宇宙速度是指人造卫星不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大 小为________． 3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚，飞到________外所需 要的最小发射速度，其大小为______． 4．人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心 力，则有：G Mm r 2＝________＝____________＝__________，由此可得v ＝_____________， ω＝____________，T ＝____________. 5．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据( ) A ．一定等于7.9 km/s B ．等于或小于7.9 km/s C ．一定大于7.9 km/s D ．介于7.9 km/s ～11.2 km/s 6．关于第一宇宙速度，以下叙述正确的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B ．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C ．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D ．它是人造卫星发射时的最大速度 7．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动， 则下列说法正确的是( ) ①根据公式v ＝ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 ②根据公式F ＝mv 2 r 可 知卫星所需的向心力将减小到原来的12 ③根据公式F ＝GMm r 2，可知地球提供的向心力 将减小到原来的1 4 ④根据上述②和③给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原 来 的22 A ．①③ B ．②③ C ．②④ D ．③④ 课堂探究：（学生看书，讨论，做题，总结） 知识点一 第一宇宙速度 1．下列表述正确的是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关 2．恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星．中子星的半径 较小，一般在7～20 km ，但它的密度大得惊人．若某中子星的半径为10 km ，密度为 1.2×1017 kg/m 3 ，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( )
第6讲天体运动与人造卫星 考纲下载：1.环绕速度(Ⅱ) 2.第二宇宙速度和第三宇宙速度(Ⅰ) 主干知识·练中回扣——忆教材夯基提能 1．环绕速度 (1)第一宇宙速度又叫环绕速度，其数值为7.9 km/s。 (2)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。 (3)第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星的最大环绕速度。 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。 巩固小练 1．判断正误 (1)第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最小速度。(×) (2)第一宇宙速度的大小与地球质量有关。(√) (3)月球的第一宇宙速度也是7.9 km/s。(×) (4)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。(√) (5)同步卫星可以定点在北京市的正上方。(×) (6)不同的同步卫星的质量不同，但离地面的高度是相同的。(√) (7)地球同步卫星的运行速度一定小于地球的第一宇宙速度。(√) [宇宙速度] 2．[多选]我国已先后成功发射了“天宫一号”飞行器和“神舟八号”飞船，并成功地进行了对接试验，若“天宫一号”能在离地面约300 km高的圆轨道上正常运行，则下列说法中正确的是() A．“天宫一号”的发射速度应大于第二宇宙速度 B．对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，必须在同一轨道上点火加速 C．对接时，“神舟八号”与“天宫一号”的加速度大小相等 D．对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度 解析：选CD地球卫星的发射速度都大于第一宇宙速度，且小于第二宇宙速度，A错误；若“神舟八号”在与“天宫一号”同一轨道上点火加速，那么“神舟八号”的万有引力小于向心力，其将做离心运动，不可能实现对接，B错误；对接时，“神舟八号”与“天宫一号”必须在同一轨道上，根据a＝G M r2可知，它们的加速度大小相等，C正确；第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度，所以对接后，“天宫一号”的速度仍然要小于第一宇宙速度，D正确。 [人造卫星的运行规律] 3．[多选]在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，忽略地球自转影响，则() A．卫星运动的速度大小为2gR
行星的运动 一、素质教育目标 （一）知识教学点 1．了解“地心说”和“日心说”两种不同学说的建立和发展过程． 2．知道开普勒对行星运动的描述． （二）能力训练点 培养学生在客观事实的基础上通过分析、推理，提出科学假设，再经过实验检验的正确认识事物本质的思维方法．（三）德育渗透点 通过开普勒行星运动定律的建立过程，渗透科学发现的方法论教育、建立科学的宇宙观． （四）美育渗透点 通过学习，使学生了解到科学家为追求真理而不懈努力，顽强的执著精神，从他们身上所流露出来的人格美． 二、学法引导 学生自学、结合教师的讲解、介绍． 三、重点·难点·疑点及解决办法 1．重点 “日心说”的建立过程和行星运动的规律． 2．难点 学生对天体的运动缺乏感性认识． 3．疑点
开普勒是如何确定行星运动规律的． 4．解决办法 利用挂图，有条件的学校可放影像资料片形象地表现行星的运动情况． 四、课时安排 1课时 五、教具学具准备 行星运动的挂图或资料片 六、师生互动活动设计 1．教师用生动语言来介绍天体物体的发展历史，引起学生产生思想上的共鸣． 2．学生通过阅读教材和观看相关资料来提高认识． 七、教学步骤 （一）明确目标 （略） （二）整体感知 在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如太阳、地球、月亮、星星等等．这些天体是如何运动的呢？人类最初是通过直接的感性认识以及受宗教的影响，建立了“地心说”，但后来，第谷等科学家通过长期观测，记录了大量的观测数据，对地心说进行挑战，哥白尼在此基础上提出了“日心说”，“日心说”认为太阳是宇宙的中心，其他天体（包括地球）都绕太阳作匀速圆周运动．“日心说”虽在“地心说”的基础上前进了一大
课时作业(十五) [基础题组] 一、单项选择题 1．人造地球卫星在绕地球做圆周运动的过程中，下列说法中正确的是( ) A ．卫星离地球越远，角速度越大 B ．同一圆轨道上运行的两颗卫星，线速度大小一定相同 C ．一切卫星运行的瞬时速度都大于7.9 km/s D ．地球同步卫星可以在以地心为圆心、离地高度为固定值的一切圆轨道上运动 解析：卫星所受的万有引力提供向心力，则G Mm r 2＝m v 2r ＝mω2r ，可知r 越大，角速度 越小，r 一定，线速度大小一定，A 错误，B 正确；7.9 km/s 是地球卫星的最大环绕速度，C 错误；因为地球会自转，同步卫星只能在赤道上方的圆轨道上运动，D 错误． 答案：B 2．(2019·河北石家庄模拟)如图所示，人造卫星A 、B 在同一平面内绕地心O 做匀速圆周运动，已知AB 连线与AO 连线间的夹角最大为θ，则卫星A 、B 的线速度之比为( ) A ．sin θ B.1sin θ C.sin θ D. 1sin θ 解析：由题图可知，当AB 连线与B 所在的圆周相切时，AB 连线与AO 连线的夹角θ最大，由几何关系可知，sin θ＝r B r A ；根据G Mm r 2＝m v 2r 可知，v ＝ GM r ，故v A v B ＝r B r A ＝sin θ，选项C 正确． 答案：C 3.(2019·天津模拟)中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统．预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力．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( )
4．人造卫星宇宙速度 【教学目标】 1．知识与技能 （1）简单了解航天发展史，了解人造卫星的有关知识 （2）分析人造卫星的运动规律，能用所学知识求解卫星基本问题。 （3）掌握三个宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度 2．过程与方法 （1）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力 （42）学习科学的思维方法，培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。 3．情感态度与价值观 介绍世界及我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。 【教学重点】 1、对宇宙速度的理解，第一宇宙速度的推导。 2、根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力的进行相关计算 【教学难点】 对运行速度及发射速度的理解与区分。学习本节要注意抓住人造卫星运动特点，结合圆周运动知识及万有引力定律进行综合分析。 【教学方法】 把握几个典型问题，掌握解决问题的一般方法 【教学过程】 第一课时 一、引入课题 仰望星空，浩瀚的宇宙苍穹给人以无限遐想，千百年来，人类一直向往能插上翅膀飞出地球，去探索宇宙的奥秘，李白的“俱怀逸兴壮思飞，欲上青天揽明月”是怎样的一种豪情？到今天这一梦想实现了吗？ 世界上第一颗人造卫星的发射，揭开了人类探索宇宙的新篇章。 二、新课 1．简介人造卫星的发展史 世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的？我国哪一年发射了自己的人造卫星？迄今我国共发射了多少颗人造卫星？（从1970年4月24日东方红一号的成功发射，到2007年10月24日嫦娥一号发射，我国发射人造卫星和其他探测器60多个，他们分别在通信，气象，探测，导航等多个领域发挥着重要作用） 通过展示图片介绍我国发射人造卫星的基本情况，包括数量，种类，用途。 2．人造卫星的规律 （1）定性分析人造卫星的运行规律 问：现在我们地球上空有这么多卫星，他们运行的速度一样吗？他们是怎样被发射升空的？ 观察：我国目前发射的部分卫星的运行规律的数据(见下表)： 思考：（1）不同卫星的其运行轨道相同吗？ （2）不同的卫星运行时有什么规律？ （3）你能试着用你学过的知识解释为什么有这样的规律吗？ 教师引导学生讨论发现规律：
（十六） 天体运动与人造卫星 ［A 级一一保分题目巧做快做］ 1.［多选］（2017江苏高考）“天舟一号”货运飞船于 2017年4月20日在文昌航天发射 中心成功发射升空。与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约 380 km 的圆轨道上飞行，则其（） A ?角速度小于地球自转角速度 B .线速度小于第一宇宙速度 C ?周期小于地球自转周期 D .向心加速度小于地面的重力加速度 解析：选BCD “天舟一号”在距地面约380 km 的圆轨道上飞行时，由 = mo 2 r 可知，半径越小，角速度越大，则其角速度大于同步卫星的角速度，即大于地球自转的角 速度，A 项错误；由于第一宇宙速度是最大环绕速度，因此 “天舟一号”在圆轨道的线速 度小于第一宇宙速度， B 项正确；由T = 可知，“天舟一号”的周期小于地球自转周期， o g , D 项正确。 2.［多选］（2017全国卷n ）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动， P 为近日点，Q 为远日 点，M 、N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为 T 。。若只考虑海王 亠： " 星和太阳之间的相互作用，则海王星在从 P 经M 、Q 到N 的运动过 * ' 一丄十「” 程中（） A ?从P 到M 所用的时间等于T 0 4 B .从Q 到N 阶段，机械能逐渐变大 C ?从P 到Q 阶段，速率逐渐变小 D ?从M 到N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功 解析：选CD 在海王星从P 到Q 的运动过程中，由于引力与速度的夹角大于 90°因 此引力做负功，根据动能定理可知，速度越来越小， C 项正确；海王星从 P 到M 的时间小 于从M 到Q 的时间，因此从 P 到M 的时间小于 严，A 项错误；由于海王星运动过程中只 4 受到太阳引力作用，引力做功不改变海王星的机械能，即从 Q 到N 的运动过程中海王星的 机械能守恒，B 项错误；从M 到Q 的运动过程中引力与速度的夹角大于 90°因此引力做 C 项正确；由 Mm G-R 2 = mg , Mm G 2 = R +h ma 可知，向心加速度 a 小于地球表面的重力加速度
人教版高中物理必修二 知识点梳理 重点题型（常考知识点）巩固练习 行星的运动、万有引力定律 【学习目标】 1．了解地心说与日心说． 2．明确开普勒三大定律，能应用开普勒三大定律分析问题． 3．理解万有引力定律的内容及使用条件. 【要点梳理】 要点一、地心说与日心说 要点诠释： 1．地心说 地球是宇宙的中心，并且静止不动，一切行星围绕地球做圆周运动． 公元2世纪的希腊天文学家托勒密使地心说发展和完善起来，由于地心说能解释一些天文现象，又符合人们的日常经验(例如我们看到太阳从东边升起，从西边落下，就认为太阳在绕地球运动)，同时地心说也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法，所以得到教会的支持，统治和禁锢人们的思想达一千多年之久． 2．日心说 16世纪，波兰天文学家哥白尼(1473～1543年)根据天文观测的大量资料，经过长达40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心体系”宇宙图景． 日心体系学说的基本论点有： (1)宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动． (2)地球是绕太阳旋转的普通行星，月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳运动． (3)天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象． (4)与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多． 随着人们对天体运动的不断研究，发现地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多．如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了．因此日心说逐渐被越来越多的人所接受，真理最终战胜了谬误． 注意：古代的两种学说都不完善，太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进，日心说能更完美地解释天体的运动．以后的观测事实表明，哥白尼日心体系学说有一定的优越性．但是，限于哥白尼时代科学发展的水平，哥白尼学说存在两大缺点：①把太阳当做宇宙的中心．实际上太阳仅是太阳系的中心天体，而不是宇宙的中心．②沿用了行星在圆形轨道上做匀速圆周运动的陈旧观念．实际上行星轨道是椭圆的，行星的运动也不是匀速的． 要点二、开普勒发现行星运动定律的历史过程 要点诠释： (1)丹麦天文学家第谷连续20年对行星的位置进行了精确的测量，积累了大量的数据．到1601年他逝世时，这些耗尽了他毕生心血获得的天文资料传给了他的助手德国人开普勒． (2)开普勒通过长时间的观察、记录、思考与计算，逐渐发现哥白尼把所有行星运动都看成是以太阳为
[方法点拨] (1)由v ＝ GM r 得出的速度是卫星在圆形轨道上运行时的速度，而发射航天器的发射速度要符合三个宇宙速度．(2)做圆周运动的卫星的向心力由地球对它的万有引力提供，并指向它们轨道的圆心——地心．(3)在赤道上随地球自转的物体不是卫星，它随地球自转所需向心力由万有引力和地面支持力的合力提供． 1．(运行基本规律)人造地球卫星在绕地球做圆周运动的过程中，下列说法中正确的是( ) A ．卫星离地球越远，角速度越大 B ．同一圆轨道上运行的两颗卫星，线速度大小一定相同 C ．一切地球卫星运行的瞬时速度都大于7.9 km/s D ．地球同步卫星可以在以地心为圆心、离地高度为固定值的一切圆轨道上运动 2．(同步卫星运行规律)某卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为12 h ．该卫星与地球同步卫星比较，下列说法正确的是( ) A ．线速度之比为3 4∶1 B ．向心加速度之比为4∶1 C ．轨道半径之比为1∶3 4 D ．角速度之比为1∶2 3．(卫星运行参量分析)暗物质是二十一世纪物理学之谜，对该问题的研究可能带来一场物理学的革命．为了探测暗物质，我国在2015年12月17日成功发射了一颗被命名为“悟空”的暗物质探测卫星．已知“悟空”在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t (t 小于其运动周期)，运动的弧长为s ，与地球中心连线扫过的角度为β(弧度)，引力常量为G ，则下列说法中正确的是( ) A ．“悟空”的线速度大于第一宇宙速度 B ．“悟空”的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度 C ．“悟空”的环绕周期为2πt β
D ．“悟空”的质量为s 3 Gt 2β 4．(卫星与地面物体比较)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，下列说法中正确的是( ) A ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1 n 倍 B ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1 n 倍 C ．同步卫星运行速度是近地卫星运行速度的1 n 倍 D ．同步卫星运行速度是近地卫星运行速度的 1n 倍 5．一颗人造卫星在如图1所示的轨道上绕地球做匀速圆周运动，其运行周期为4.8小时．某时刻卫星正好经过赤道上A 点正上方，则下列说法正确的是( ) A ．该卫星和同步卫星的轨道半径之比为1∶5 图1 B ．该卫星和同步卫星的运行速度之比为1∶35 C ．由题中条件和引力常量可求出该卫星的轨道半径 D ．该时刻后的一昼夜时间内，卫星经过A 点正上方2次 6．(多选)假设地球同步卫星绕地球运行的轨道半径是地球半径的6.6倍，地球赤道平面与地球公转平面共面．站在地球赤道某地的人，日落后4小时的时候，在自己头顶正上方观察到一颗恰好由阳光照亮的人造地球卫星，若该卫星在赤道所在平面内做匀速圆周运动．则此人造卫星( ) A ．距地面高度等于地球半径 B ．绕地球运行的周期约为4小时 C ．绕地球运行的角速度与同步卫星绕地球运行的角速度相同 D ．绕地球运行的速率约为同步卫星绕地球运行速率的1.8倍 7．(多选)欧洲航天局(ESA)计划于2022年发射一颗专门用来研究光合作用的卫星“荧光探测器”．已知地球的半径为R ，引力常量为G ，假设这颗卫星在距地球表面高度为h (h ＜R )的轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为T ，则下列说法中正确的是( )
行星的运动 知识与技能 1．知道地心说和日心说的基本内容． 2．知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．3．知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关． 4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的． 过程与方法 通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解． 情感、态度与价值观 1．澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法．2．感悟科学是人类进步不竭的动力． 教学重点 理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动．学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习． 教学难点 对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识． 教具准备 挂图、多媒体课件 教学活动
[新课导入] 【多媒体演示】天体运动的图片浏览。 教师：在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。关于天体的运动，历史上有过不同的看法. (课件投影)中国古代天文学观 我国古代先民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆整在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方”说．东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄． 中国古代通常将历法和天文联系在一起．历法注重天体运行的长时间段的重复周期，而不注重天体在三维空间中的运行情况．与古希腊人和中世纪的欧洲人不同，中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论．在汉朝的大部分时期，人们满足于这样的假设：有人居住的世界是一小块中心区域．靠近平面大地中央，这个平面大地是一个绕着倾斜的轴旋转的天球的直径面．天体在该天球的内面移动，但它们靠何种机制来进行这种运动则没有讨论． 中国古代有丰富的天文记录．公元前第二个千年的后期，甲骨文中已记载了新星现象．从约公元苗200年开始，在官方文件中已有关于新星的连年记载，还有流星雨、彗星、日食、太阳黑子以及异乎寻常的云、板光之类的记载，或对蕾星的跟踪观测的记录．这些现象的观测者都使用了制作精良的大型浑天仪和其他刻度仪器，所观测的天体位置，其精确程度毫不逊色于欧洲在第谷之前的观测． 学生阅读后对探索宇宙产生兴趣． 师：在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体．如太阳、月亮、夜空中闪烁的星星……吸引了人们的注意，智麓的头脑开始探索天体运动的奥秘．它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束?经过不懈的努力，科学家们对它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况．
天体运动与人造卫星运动的两个基本模型 随着我国探月卫星的成功发射以及天宫一号与神舟八号的成功对接，显示了我国在空间探索方面的强大实力，极大地增强了中国人的民族自豪感。天体及卫星的运动问题也是高考的热点问题，从近几年全国各地的高考试题来看，透彻理解两个基本模型是关键。 一、环绕模型 环绕模型的基本思路是：①把天体、卫星的环绕运动近似看做是匀速圆周运动；②万有 引力提供天体、卫星做圆周运动的向心力：G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m ? ?? ??2πT 2r ＝m(2πf)2r= ma 其中r 指圆周运动的轨道半径；③在地球表面，若不考虑地球自转，万有引力等于重力：由 G Mm R 2＝mg 可得天体质量M ＝R 2g G ，这往往是题目中重要的隐含条件。 1、围绕一个中心天体运转 例一：用m 表示同步卫星的质量，h 表示它离地面的高度，表示地球半径，表示地球表面处的重力加速度， 表示地球的自转的角速度，则通讯卫星受到地球对它的万有引力 大小为 A. B. C. D. 分析：依万有引力定律公式，其中，所以，选项A 错误，选项B 正确。因为万有引力提供向心力，所以 ，故选项D 正确。同步 卫星距地心为，则有，其中，解得 ，又，代入整理得 ，选项C 正确。 点评：解答此类问题应牢记两条线索：一是围绕星球旋转的物体，根据万有引力等于向心力列方程；二是静止在星球表面上的物体，根据万有引力等于重力列方程。 2、围绕两个中心天体运转 例二：已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为 A ．6小时 B ．12小时 C ．24小时 D ．36小时 分析：设地球或行星的半径为r ，根据万有引力提供向心力，对地球或行星的同步卫星 有G Mm r ＋h 2＝m ? ?? ??2πT 2(r ＋h)，M ＝ρ43πr 3，得T ＝ 3πr ＋h 3G ρr 3，有T 1T 2＝ r 1＋h 13r 3 2ρ2r 2＋h 23r 31ρ1 ，其中T 1＝24 h ，h 1＝6r 1，h 2＝2.5r 2，ρ1＝2ρ2，代入上式得T 2＝12 h 点评：两个天体的同步卫星运动遵循相同的规律，解决这类问题的关键是写出待求量的通式，然后根据比例关系求解。
人造卫星问题专题 一. 教学容： 人造卫星问题专题 二. 学习目标： 1、掌握人造卫星的力学及运动特点。 2、掌握地球同步卫星的特点及相关的题目类型。 3、强化对于人造卫星问题中典型题型的相关解法。 考点地位： 人造卫星问题是万有引力定律应用部分的难点问题，是近几年高考命题的热点，这部分容综合性很强，从高考出题形式上分析，突出了对于卫星的发射、运转、回收等多方面的考查，人造卫星问题中涉及到的同步卫星的定位，人造卫星问题中的超重失重问题，人造卫星与地理知识与现代科技知识的综合问题，都是近几年高考考查的热点问题，2007年全国各地的高考题目中，2007年单科卷第16题是以大型计算题目形式出现的，2007年天津理综卷的第17题理综卷的第17题均以绕月探测工程为物理背景以选择题形式出现。 三. 重难点解析： 1. 人造地球卫星的发射速度 对于人造地球卫星，由，得，这一速度是人造地球卫星在轨道上的运行速度，其大小随轨道半径的增大而减小，但是，由于在人造地球卫星发射过程中火箭要克服地球引力做功，所以将卫星发射到距地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大。 2. 人造卫星的运行速度、角速度、周期与半径的关系 根据万有引力提供向心力，则有 （1）由，得，即人造卫星的运行速度与轨道半径的平方根成反比，所以半径越大（即卫星离地面越高），线速度越小。 （2）由，得，即，故半径越大，角速度越小。 （3）由，得，即，所以半径越大，周期越长，发射人造地球卫星的最小周期约为85分钟。 3. 人造卫星的发射速度和运行速度（环绕速度） （1）发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度，并且一旦发射后就再也没有补充能量，被发射物仅依靠自身的初动能克服地球引力做功上升一定高度，进入运动轨道（注意：发射速度不是应用多级运载火箭发射时，被发射物离开地面发射装置的初速度）。
1．了解人类对行星运动规律的认识历程。 2．知道开普勒行星运动定律极其科学价值。 3、了解开普勒定律中的k值的大小只与中心天体有关。 [过程与方法] 通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动 的研究过程，了解观察在认识行星运动规律中的作用，了解人类认识事物本 质的曲折过程。 [情感、态度与价值观] 体会科学家实事就是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇 于探索的科学态度和科学精神。体会人类对自然界和谐的追求是科学研究的 动力之一。 教学重点 理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动．学好本节有利于对 宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利 于对人造卫星的学习． 教学难点 对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们 对天体运动神秘、模糊的认识． [创设情景，引入新课] 多媒体演示：天体运动的图片浏览。 在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。 [合作交流，探究新知] 一、古代对行星运动规律的认识 问1：．古人对天体运动存在哪些看法? “地心说”和“日心说”． 问2．什么是“地心说”?什么是“日心说”’? ”地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动，“日心说”则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． “地心说’的代表人物：托勒密(古希腊)．“地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位． 问3：“日心说”战胜了“地心说”，请阅读第64页《人类对行星运动规律
