高三复习 天体和卫星的运行
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天体运动知识点高三地球是我们生活的家园,而天体运动是地球上许多自然现象的基础。
了解天体运动的知识对于高三学生来说尤为重要,不仅可以帮助我们更好地理解地球和宇宙的奥秘,还可以为我们的科学知识打下坚实的基础。
接下来,本文将为你介绍一些高三学生需要了解的天体运动知识点。
1. 天体运动的基本规律天体运动的基本规律包括日月运行、星体的视运动和星体的真运动。
首先是日月运行,地球围绕太阳公转,同时自转形成了白天和黑夜的现象。
而月球则围绕地球运行,形成了月相变化的规律。
其次是星体的视运动,指的是星体在观测者的视线中的位置变化。
最后是星体的真运动,指的是星体在宇宙中的真实运动轨迹。
2. 星体的分类星体主要分为恒星、行星和卫星。
恒星是太阳系外的独立光源,包括太阳、其他恒星和星团等。
行星则是绕着太阳运行的天体,包括地球、水金火木土等行星。
卫星是绕行星运行的天体,比如地球的卫星——月球。
3. 星座与星区的观测在观测星体时,我们常常会听说星座和星区。
星座是指天球被划分成的多个区域,用于天文观测的定位。
人们根据天文学家所记录的星象划定了88个星座。
星区则是指天空中划分的更小的区域,用于更精确地观察和记录星体的位置和运动。
4. 天体现象的观测与解释天体现象包括日食、月食、流星雨等。
日食是指月球掩盖太阳,导致地球某一地区出现日暗的现象;月食则是指地球阻挡住太阳光照射到月球上的现象。
而流星雨则是指大量流星在同一时间和同一区域出现的现象。
这些天体现象的观测与解释有助于我们对宇宙的理解和探索。
5. 星空导航和星空观测星空导航是利用星体的位置和运动来确定自己所处位置的方法。
古代航海者常常利用星座和星体的位置来确定航向和航海位置。
而在现代,星空观测成为了一种流行的科普活动,也为我们提供了观测星体和了解宇宙的机会。
总结起来,天体运动是高三学生应该关注和了解的重要知识点。
通过学习天体运动,我们不仅能够更好地理解地球和宇宙的运行规律,还能够培养我们的科学素养和观察力。
第二讲 人造卫星与宇宙航行➢ 知识梳理1.天体(卫星)运行问题分析将天体或卫星的运动看成匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供. 2.物理量随轨道半径变化的规律G Mmr 2=⎩⎪⎨⎪⎧ma →a =GM r 2→a ∝1r2m v 2r →v =GM r →v ∝1r mω2r →ω=GM r 3→ω∝1r3m 4π2T 2r →T =4π2r3GM→T ∝r 3即r 越大,v 、ω、a 越小,T 越大.(越高越慢) 3.人造卫星卫星运行的轨道平面一定通过地心,一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道,同步卫星的轨道是赤道轨道.(1)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. (2)同步卫星①轨道平面与赤道平面共面,且与地球自转的方向相同. ②周期与地球自转周期相等,T =24 h. ③高度固定不变,h =3.6×107 m. ④运行速率均为v =3.1 km/s.(3)近地卫星:轨道在地球表面附近的卫星,其轨道半径r =R (地球半径),运行速度等于第一宇宙速度v =7.9 km/s(人造地球卫星的最大圆轨道运行速度),T =85 min(人造地球卫星的最小周期).注意:近地卫星可能为极地卫星,也可能为赤道卫星. 4.宇宙速度 (1)第一宇宙速度①第一宇宙速度又叫环绕速度,其数值为7.9 km/s 。
②第一宇宙速度是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动时的速度。
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。
④第一宇宙速度的计算方法 由G Mm R 2=m v 2R得v =GMR; 由mg =m v 2R得v =gR .(2)第二宇宙速度: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: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 . 考点一、卫星运行参量的分析1.公式中r 指轨道半径,是卫星到中心天体球心的距离,R 通常指中心天体的半径,有r =R +h . 2.同一中心天体,各行星v 、ω、a 、T 等物理量只与r 有关;不同中心天体,各行星v 、ω、a 、T 等物理量与中心天体质量M 和r 有关. 3.地球同步卫星的特点4.卫星的各物理量随轨道半径变化的规律例1、如图所示,a 为地球赤道上的物体,b 为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星,c 为地球同步卫星。
物理高三天体知识点归纳天体物理是物理学的一个重要分支,研究宇宙中的天体及其运动规律。
在高三物理学习中,天体知识是一个重要的考点。
本文将对高三物理天体知识点进行归纳和总结。
1. 星球运动1.1 行星的运动行星的运动可以用开普勒三定律来描述。
第一定律指出,每个行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆;第二定律指出,行星和太阳在同等时间内扫过的面积相等;第三定律则给出了行星距离太阳的轨道半长轴与周期的关系。
1.2 卫星的运动人造卫星和天然卫星(如月球)的运动也遵循开普勒定律。
卫星的轨道通常是椭圆形,其中地球的引力提供了卫星的向心力。
2. 重力和引力重力是物体之间的相互作用力,它的大小与物体质量和距离有关。
引力是质点、物体或天体之间的相互引力。
牛顿万有引力定律描述了两个物体之间的引力与它们质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
3. 行星和恒星3.1 行星的特征行星是围绕恒星运行的天体,不发光而是依赖恒星反射光线。
行星有自己的运动轨道,不同于恒星定在的位置。
3.2 恒星的特征恒星是自行运动的天体,具有自身的光源。
它们通过核聚变产生能量,并向外辐射大量热和光。
4. 天体距离的测量4.1 视差法视差法是一种测量天体距离的方法。
测量的原理是根据地球在不同时间观测同一天体时,它在天球上的位置会有微小的变化,通过观察这种变化可以计算出天体的距离。
4.2 Cepheid变星法Cepheid变星法是根据某些变星的周期与它们的绝对亮度之间的关系来测量距离的方法。
通过观测这些变星的周期,然后利用这个恒星可定标关系,计算天体的距离。
5. 黑洞和宇宙黑洞是一种极为致密的天体,其引力场非常强大,连光都无法逃离。
黑洞通常是由质量巨大的恒星塌陷形成的。
宇宙是指包括宇宙间的一切物质和能量的总体。
宇宙大爆炸理论认为宇宙起源于一次巨大的爆炸,从而形成我们所知道的宇宙。
总结:物理高三天体知识点的归纳包括星球运动、重力和引力、行星和恒星的特征,以及测量天体距离的方法等。
卫星运行参量的分析、近地、同步卫星与赤道上物体的比较一、卫星运行参量与轨道半径的关系1.天体(卫星)运行问题分析将天体或卫星的运动看成匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供. 2.物理量随轨道半径变化的规律G Mmr 2= ⎩⎪⎨⎪⎧ma →a =GM r 2→a ∝1r2m v 2r →v =GM r →v ∝1r mω2r →ω=GM r 3→ω∝1r3m 4π2T 2r →T =4π2r3GM→T ∝r 3即r 越大,v 、ω、a 越小,T 越大.(越高越慢)3.公式中r 指轨道半径,是卫星到中心天体球心的距离,R 通常指中心天体的半径,有r =R +h .4.同一中心天体,各行星v 、ω、a 、T 等物理量只与r 有关;不同中心天体,各行星v 、ω、a 、T 等物理量与中心天体质量M 和r 有关.5.所有轨道平面一定通过地球的球心。
如右上图6.同步卫星的六个“一定”二、宇宙速度1.第一宇宙速度的推导 方法一:由G Mm R 2=m v 12R,得v 1=GMR = 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=2π 6.4×1069.8s≈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,卫星绕地球表面做匀速圆周运动. (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 ,卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆.(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.三、近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题1.如图所示,a 为近地卫星,半径为r 1;b 为地球同步卫星,半径为r 2;c 为赤道上随地球自转的物体,半径为r 3。
难点7 卫星运行特点分析及应用一、卫星的运行及规律一般情况下运行的卫星,其所受万有引力不刚好提供向心力,此时,卫星的运行速率及轨道半径就要发生变化,万有引力做功,我们将其称为不稳定运行即变轨运动;而当它所受万有引力刚好提供向心力时,它的运行速率就不再发生变化,轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动,我们称为稳定运行.对于稳定运行状态的卫星,①运行速率不变;②轨道半径不变;③万有引力提供向心力,即GMm /r 2=mv 2/r 成立.其运行速度与其运行轨道处于一一对应关系,即每一轨道都有一确定速度相对应.而不稳定运行的卫星则不具备上述关系,其运行速率和轨道半径都在发生着变化.二、同步卫星的四定地球同步卫星是相对地球表面静止的稳定运行卫星.1.地球同步卫星的轨道平面,非同步人造地球卫星其轨道平面可与地轴有任意夹角,而同步卫星一定位于赤道的正上方,不可能在与赤道平行的其他平面上.2.地球同步卫星的周期:地球同步卫星的运转周期与地球自转周期相同.3.地球同步卫星的轨道半径:据牛顿第二定律有GMm /r 2=mω02r ,得r =320/ GM ,ω0与地球自转角速度相同,所以地球同步卫星的轨道半径为r =4.24×104 km.其离地面高度也是一定的.4.地球同步卫星的线速度:地球同步卫星的线速度大小为v =ω0r =3.08×103 m/s ,为定值,绕行方向与地球自转方向相同.1、设想人类开发月球,不断把月球上的矿藏搬运到地球上,假定经过长时间开采后,地球仍可看作是均匀的球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动,则与开采前相比( BD ) A 、地球与月球间的万有引力将变大 B 、地球与月球间的万有引力将变小 C 、月球绕地球运动的周期将变长 D 、月球绕地球运动的周期将变短 分析:则将月球的矿藏搬到地球上,月球质量减少了Δm ,而地球质量增加了Δm 改变后的万有引力大小2222<-)-(-=)-)(+(='R GMm R m m m M GMm R m m m M G F ∆∆∆∆万因此F 万’<F 万,万有引力变小了,B 对。