第2讲-宇宙与天体

第2讲宇宙中的地球[课程标准] 1.运用资料，描述地球所处的宇宙环境，说明太阳对地球的影响。

2.运用示意图，说明地球的圈层结构。

3.运用地质年代表等资料，简要描述地球的演化过程。

[素养考查] 1.综合思维：根据地球生命诞生的条件，分析地球的特殊性；分析太阳活动对地球的影响；根据地质图判断地层的演化；根据地震波，说明地球内部圈层的特征。

2.区域认知：结合太阳辐射分布图，说明影响太阳辐射的因素，分析太阳辐射对地球的影响。

3.地理实践力：描述不同地质年代地球的古地理环境特征；识别并描述地球外部圈层特征。

考点一地球的宇宙环境一、地球在宇宙中的位置1．宇宙的物质性——天体(1)类型：恒星、星云、行星、卫星、流星体、彗星等。

(2)最基本的天体：恒星和星云。

天体类型天体可分为天然天体和人造天体。

人造天体有人造卫星、宇宙飞船、国际空间站等。

但应注意人造航天器只有在离开地球进入宇宙空间运行时，才能被称为天体。

2．宇宙的运动性和层次性——天体系统(1)运动性：宇宙中的天体都在运动着，运动中的天体相互吸引、相互绕转，形成天体系统。

(2)层次性：目前所知的天体系统分为四级，具体如下图所示：可观测宇宙⎩⎪⎨⎪⎧ A 银河系⎩⎨⎧ B 太阳系⎩⎨⎧ C 地月系⎩⎪⎨⎪⎧ 地球月球其他行星系统其他恒星系统河外星系可观测宇宙范围可观测宇宙只是宇宙的一部分，不是整个宇宙，可观测宇宙是由银河系和目前人类能观测到的河外星系组成的。

但随着技术的发展，人类探测宇宙的能力不断增强，可观测宇宙的范围还会不断扩大。

二、地球——太阳系中一颗既普通又特殊的行星1．普通性(1)八颗行星分类⎩⎪⎨⎪⎧ 类地行星：A 水星、B 金星、C 地球、 D 火星巨行星：E 木星、F 土星远日行星：G 天王星、H 海王星(2)运动特征⎩⎪⎨⎪⎧ 同向性：绕日公转方向都是自西向东近圆性：绕日公转的轨道近似圆形共面性：绕日公转的轨道面几乎在同 一平面上(3)地球的结构特征：与其他类地行星(水星、金星和火星)有许多相同之处。

第二讲 人造卫星 宇宙航行基础知识一、天体问题的处理方法1．建立一种模型：天体的运动可抽象为一个质点绕另一个质点做匀速圆周运动的模型2．抓住两条思路天体问题实际上是万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动规律的综合应用，解决问题的基本思路有两条：（1）利用在天体中心体表面或附近，万有引力近似等于重力，即2R Mm Gmg =（g 为天体表面的重力加速度）；（2）利用万有引力提供向心力。

由此得到一个基本的方程G 22222π4T m r m r v m r Mm ===ωr ＝ma 二、人造卫星1．人造卫星将物体以水平速度从某一高度抛出，当速度增加时，水平射程增大，速度增大到某一值时，物体就会绕地球做圆周运动，则此物体就成为地球的卫星，人造地球卫星的向心力是由地球对卫星的万有引力来充当的．(1)人造卫星的分类：卫星主要有侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等种类．(2)人造卫星的两个速度：①发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度．②环绕速度：卫星在轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度．由于发射过程中要克服地球的引力做功，所以发射速度越大，卫星离地面越高，实际绕地球运行的速度越小．向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难得多．2．卫星的轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．卫星绕地球沿圆轨道运动时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心．卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度，如图所示．3．三种特殊卫星（1）近地卫星：沿半径约为地球半径的轨道运行的地球卫星，其发射速度与环绕速度相等，均等于第一宇宙速度.（2）同步卫星：运行时相对地面静止，T＝24 h.同步卫星只有一条运行轨道，它一定位于赤道正上方，且距离地面高度h≈3.6×104 km，运行时的速率v≈3.1 km/s.（3）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．4．卫星系统中的超重和失重（1）卫星进入轨道前的加速过程，卫星内的物体处于超重状态.（2）卫星进入圆形轨道正常运行时，卫星内的物体处于完全失重状态.（3）在回收卫星的过程中，卫星内的物体处于失重状态.三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⇒⇒⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫====减小增大减小减小增大时当半径a T v r r GM a GM r T r GM rGM v ωπω2332 四、三种宇宙速度1．第一宇宙速度(环绕速度)v 1＝ 7.9 km/s ，人造卫星的最小发射速度，人造卫星的 最大 环绕速度；2．第二宇宙速度(脱离速度)v 2＝11.2 km/s ，使物体挣脱地球引力束缚的 最小 发射速度；3．第三宇宙速度(逃逸速度)v 3＝16.7 km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.五、能量问题及变轨道问题只在万有引力作用下卫星绕中心天体转动，机械能守恒.这里的机械能包括卫星的动能、卫星(与中心天体)的引力势能.离中心星体近时速度大，离中心星体远时速度小.如果存在阻力或开动发动机等情况，机械能将发生变化，引起卫星变轨问题.发射人造卫星时，先将人造卫星发射至近地的圆周轨道上运动，然后经再次启动发动机使卫星改在椭圆轨道上运动，最后定点在一定高度的圆周轨道上运动.典型例题【例1】已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，不考虑地球自转的影响.（1）推导第一宇宙速度v 1的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面的高度为h ，求卫星的运行周期T .【练习1】如图所示，A是地球同步卫星，另一个卫星B的圆轨道位于赤道平面内，距离地面高度为h。

物理高一必修二天体知识点物理高一必修二天体知识点主要包括有关天体的基本概念、行星运动和引力定律等内容。

以下将对这些知识点进行详细介绍。

一、基本概念1. 天体：指存在于宇宙中的各种天体，如恒星、行星、卫星等。

2. 星系：由大量星体组成的天体系统，如银河系、仙女座星系等。

3. 宇宙：包括了所有存在的空间、时间和能量。

宇宙是无限的。

二、行星运动1. 行星运动：行星绕太阳运动的轨迹被称为椭圆轨道。

这种运动被称为行星公转。

2. 椭圆轨道：椭圆轨道由近日点和远日点组成。

近日点是离太阳最近的点，远日点是离太阳最远的点。

3. 开普勒三定律：开普勒通过实验和观察总结出了行星运动的三个定律：- 第一定律：行星运动轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

- 第二定律：相同时间内，行星在椭圆轨道上扫过的面积相等。

- 第三定律：行星公转周期的平方与平均距离的立方成正比。

三、引力定律1. 引力：物体之间的吸引力称为引力。

引力是一种万有力，适用于所有物体之间的相互作用。

2. 引力定律：牛顿通过实验得出了引力定律，即任何两个物体之间的引力与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。

3. 地球上的重力：地球对物体的吸引力即为重力，重力的大小取决于物体的质量和离地球的距离。

四、天体的性质1. 恒星：恒星是由巨大的氢气球体中心核聚变产生的能量而发光的天体。

恒星通过核融合反应将氢转变为氦，并释放大量能量。

2. 卫星：绕行行星或恒星的天体称为卫星。

例如，地球的卫星是月球。

3. 小行星：太阳系中绕太阳运行，没有清理出来的一些天体，它们的体积较小，不具备行星特征。

它们主要存在于小行星带中。

总结：物理高一必修二天体知识点主要包括天体的基本概念、行星运动和引力定律等内容。

掌握这些知识对于理解宇宙的奥秘和天体运动有着重要的意义。

通过学习天体知识，我们可以更好地理解地球的运动、星体的特性以及宇宙的起源和演化。

第2章没有水的天河一年四季，无论你是在我们国家的什么地方，也无论你是在地球上的什么地方，晚间，都可以看到天空中那条像轻纱般的、白茫茫的“天河”。

如果是在夏季，又恰逢月亮不出现在天空中的那些日子里，也没有其他灯光等干扰，天河就显得特别明亮，特别吸引人们的注意，它简直像是一条没有尽头的长河，在众星间奔流不息。

其实，银河不是河，银河里既没有水，也没有奶。

只要有一架哪怕不大的望远镜，就可以看出银河是由密密麻麻的星星组成的，因为它们太多也太密，远远看去它们就连成一片白茫茫的亮光了。

为什么天上别的天区中星星都是比较稀疏的，唯独银河这条带状的天空部分内，集中了那么多的星星呢？其实，从星星在空间的情况来看，天河里的星星和天河外的星星，分布的稀密程度大体上是差不多的。

只是，它们都集中在一个很大的范围里，自成系统。

这个主要由星星组成的很大的天体系统，有着一个你大概想象不到的形状，它像个中间隆起、边缘较薄的大“烧饼”。

这个星星“烧饼”可真大，从这一头的边缘到那一头的边缘，一秒钟能“走” 30万公里的光线得走8万年以上，我们就说它的直径是8万多光年。

“烧饼”中间隆起的部分叫做“核球”，直径也有好几千光年。

这个庞大的天体系统包含有一二千亿颗恒星，我们的太阳只是其中普通的一员。

太阳并不在这个天体系统的中间部分，而是比较靠近边缘，距离附近边缘约2万来光年，也就是说，距离“烧饼”中心也有二三万光年，距离最远处的边缘则超过五六万光年。

太阳离“烧饼”上下两面的距离差不太多，都是几千光年。

地球绕着太阳转，所以我们也是在这个“烧饼”里面，从“烧饼”大小的角度来看我们地球，地球就在贴近太阳非常非常近的地方。

这样一来，我们向四面八方看出去，看到各部分天空星星稀密的程度就不完全一样了。

当我们向“烧饼”四周边缘部分看过去时，就会觉得星星从四周围着我们，这情景跟我们在田野里看四周远近不等的绿树丛的情况是一样的，我们会觉得绿树似乎连成了一条绿色带子围在我们四周。