高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 知识网络建构与学科素养提升学案 新人教版必修第二册-新人教版高一第二册物理学案VIP专享

知识网络建构与学科素养提升一、区分万有引力问题中的几组概念1.两个速度——运行速度和发射速度(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，且一旦发射后就再也没有能量补充，被发射物仅依靠自身的初速度克服地球引力上升一定高度，进入运行轨道。要发射一颗人造卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。因此，第一宇宙速度又是最小的发射速度。卫星离地面越高，卫星的发射速度越大。贴近地球表面运行的卫星(即近地卫星)的发射速度最小，其运行速度等于第一宇宙速度。(2)运行速度是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。根据 v＝可知，卫星的运行半径越大，卫星的运行速度(环绕速度)越小。近地卫星可认为 v 发＝v 运，其他高轨道卫星 v 发＞v 运。(3)人造地球卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系：11.2 km/s＞v 发≥7.9 km/s＞v 运。(4)距地面越高的卫星运行速度越小，向距地面越高的轨道发射卫星越困难。向越高的轨道发射卫星时，火箭克服地球对它的引力所做的功越多，因此所需的发射速度越大。2.两个半径——天体半径和轨道半径(1)在中学物理中通常把天体看成球体，天体半径就是对应的球体的半径，反映了天体的大小。(2)轨道半径是指围绕中心天体运行的天体做圆周运动时的圆形轨道的半径。说明：天体运行的轨道半径总大于中心天体的半径。当天体贴近中心天体表面运动时，可近似认为轨道半径等于中心天体的半径。3.两个向心加速度——物体随地球自转的向心加速度和卫星绕地球运行的向心加速度前者 a＝rω2，r 为地面上某点到地轴的距离，ω 为地球自转的角速度；后者 a＝，r 为卫星与地球中心的距离，M 为地球的质量(地面附近 a 近似等于 g)。4.两种周期——自转周期和公转周期(1)自转周期是天体绕自身某轴线转动一周所需的时间，取决于天体自身转动的快慢。(2)公转周期是运行天体绕中心天体做圆周运动一周所需的时间，T＝2π，取决于中心天体的质量和运行天体的轨道半径。5.卫星的两种状态——稳定运行和变轨过程卫星只有在圆轨道上稳定运行时，万有引力才等于向心力。在变轨的过程中万有引力不等于向心力，做离心运动的过程中万有引力小于向心力，做近心运动的过程中万有引力大于向心力。[例 1] 登上火星是人类的梦想。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比( )行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×...