第2講宇宙航行課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對(duì)接1.會(huì)計(jì)算人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度.2.知道其次宇宙速度和第三宇宙速度.衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析2024：廣東T7，北京T12，天津T1，浙江6月T9；2024：山東T6，廣東T2，河北T2，遼寧T9，湖南T8，上海T10，浙江6月T6；2024：湖北T7，湖南T7，河北T4，遼寧T8，浙江1月T7；2024：全國(guó)ⅡT15，全國(guó)ⅢT16，江蘇T7，天津T2，浙江7月T7，浙江1月T9；2024：全國(guó)ⅢT15，海南T4，天津T1，浙江4月T71.物理觀(guān)念：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)觀(guān)念和能量觀(guān)念拓展對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的相識(shí).2.科學(xué)思維：建構(gòu)圓周運(yùn)動(dòng)模型，運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)分析天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.3.科學(xué)看法與責(zé)任：關(guān)注物理學(xué)定律與航天技術(shù)等現(xiàn)代科技的聯(lián)系，增加社會(huì)責(zé)任感和使命感.宇宙速度2024：湖南T4；2024：湖北T2，海南T10；2024：江蘇T3；2024：北京T5，海南T7；2024：北京T18天體的追及和相遇問(wèn)題2024：湖北T2，浙江1月T10；2024：湖南T8命題分析預(yù)料人造衛(wèi)星的放射和運(yùn)行是高考的熱點(diǎn)情境，涉及運(yùn)動(dòng)參量的求解、大小比較、比值分析等，試題中可能會(huì)涉及宇宙速度的分析，在人造衛(wèi)星中同步衛(wèi)星、神舟飛船是主要考查對(duì)象.預(yù)料2025年高考同步衛(wèi)星仍是長(zhǎng)效熱點(diǎn)，另外可能會(huì)聯(lián)系最新航天情境進(jìn)行考查，比如最新的神舟飛船的放射等.考點(diǎn)1衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析1.衛(wèi)星的軌道衛(wèi)星運(yùn)行的軌道平面確定通過(guò)地心，一般分為赤道軌道、極地軌道和其他軌道，同步衛(wèi)星的軌道是赤道軌道.2.衛(wèi)星運(yùn)行參量間的關(guān)系將天體或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)看成[1]勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由[2]萬(wàn)有引力供應(yīng).由GMmr2＝ma＝mv2r＝mω2r＝m4π2T2rv＝[3]GM3.極地衛(wèi)星和近地衛(wèi)星極地衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)每圈都經(jīng)過(guò)南北兩極，由于地球自轉(zhuǎn)，極地衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋近地衛(wèi)星在地表旁邊繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道半徑可近似認(rèn)為[8]等于地球的半徑，其運(yùn)行速度約為7.9km/s（人造地球衛(wèi)星的最大圓軌道運(yùn)行速度）.近地衛(wèi)星公轉(zhuǎn)周期的理論值約為85min，天宮空間站的公轉(zhuǎn)周期約為90min，軌道比近地衛(wèi)星略高聯(lián)系兩種衛(wèi)星的軌道平面確定通過(guò)地球的[9]地心.近地衛(wèi)星可能為極地衛(wèi)星，也可能為赤道衛(wèi)星4.地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)理解軌道平面確定軌道平面與[10]赤道平面共面周期確定與地球[11]自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h角速度確定與地球自轉(zhuǎn)的角速度[12]相同高度確定由GMm（R＋h）2＝m4π2T2（R＋h）得地球同步衛(wèi)星離地面的高度h＝[13]3GMT24π2－R速率確定運(yùn)行速率v＝[14]GMR向心加速度確定由GMm（R＋h）2＝ma繞行方向確定繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向[16]相同我國(guó)北斗三號(hào)系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星（地球同步衛(wèi)星），其軌道半徑約為地球半徑的7倍.（1）同步衛(wèi)星在運(yùn)行軌道上處于平衡狀態(tài).（?）（2）同步衛(wèi)星的工作軌道在赤道平面內(nèi).（√）（3）它可以繞過(guò)北京的正上方，所以我國(guó)能利用其進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播.（?）（4）同步衛(wèi)星的角速度比近地衛(wèi)星的大.（?）（5）不同的地球同步衛(wèi)星，距離地面的高度可能不同.（?）（6）同步衛(wèi)星的周期比月球繞地球運(yùn)行的周期長(zhǎng).（?）（7）同步衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的速度比月球繞地球運(yùn)行的速度大.（√）（8）同步衛(wèi)星的線(xiàn)速度小于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的線(xiàn)速度.（?）（9）同步衛(wèi)星的向心加速度小于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度.（?）地球同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運(yùn)行速率為v1，向心加速度大小為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小為a2，地球的第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則a1a2＝rR，v1v2＝Rr解析因?yàn)榈厍蛲叫l(wèi)星的角速度和地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，依據(jù)公式a＝ω2r，則有a1a2＝rR；對(duì)于地球同步衛(wèi)星和以第一宇宙速度運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星，由萬(wàn)有引力供應(yīng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力得到GMmr2＝m天體公轉(zhuǎn)模型的建構(gòu)一個(gè)模型兩條思路空中繞行：GMmr2＝man＝mv2r＝mω2r地面：mg＝GMmR2或gR2＝GM（除兩極點(diǎn)外普遍成立，在其他位置要研透高考明確方向命題點(diǎn)1衛(wèi)星運(yùn)行參量與軌道半徑的關(guān)系1.[2024天津]運(yùn)行周期為24h的北斗衛(wèi)星比運(yùn)行周期為12h的（D）A.加速度大 B.角速度大C.周期小 D.線(xiàn)速度小解析光速解法利用“高軌低速大周期”的天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可干脆分析出運(yùn)行周期為24h的北斗衛(wèi)星的線(xiàn)速度小，角速度小，加速度小，D正確，ABC錯(cuò)誤.2.[運(yùn)行參量的定量計(jì)算/2024浙江6月]木星的衛(wèi)星中，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為1∶2∶4.木衛(wèi)三周期為T(mén)，公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑r的n倍.月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為T(mén)0，則（D）A.木衛(wèi)一軌道半徑為n16B.木衛(wèi)二軌道半徑為n2C.周期T與T0之比為nD.木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為T(mén)02解析由題意可知木衛(wèi)三的軌道半徑為r3＝nr，對(duì)木衛(wèi)一和木衛(wèi)三由開(kāi)普勒第三定律得r13r33＝1242，解得r1＝nr232，A錯(cuò)；對(duì)木衛(wèi)二和木衛(wèi)三由開(kāi)普勒第三定律得r23r33＝2242，解得r2＝nr34，B錯(cuò)；依據(jù)題中條件不能求出T和T0的比值，C錯(cuò)；對(duì)木衛(wèi)三由牛頓其次定律得Gm木m3(nr)2＝m34π2T2(命題拓展[變更條件呈現(xiàn)方式]若分別把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動(dòng)的周期、軌道半徑取常用對(duì)數(shù)后，在lgT－lgr圖像中將這三點(diǎn)用直線(xiàn)連接，如圖所示.a、b為已知量，引力常量為G，則木星的質(zhì)量為（C）A.2π2G×102bkg B.2πC.4π2G×102bkg D.4π解析設(shè)木星質(zhì)量為M，依據(jù)萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力有GMmr2＝m4π2T2r，解得T2＝4π2GMr3，兩邊取對(duì)數(shù)并整理得lgT＝32lgr－12lgGM4π2，結(jié)合題圖有12lgGM4π2＝b，解得命題點(diǎn)2同步衛(wèi)星相關(guān)問(wèn)題的分析與比較3.[同步衛(wèi)星的性質(zhì)]第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）.該衛(wèi)星（D）A.入軌后可以位于北京正上方B.入軌后的速度大于第一宇宙速度C.放射速度大于其次宇宙速度D.若放射到近地圓軌道所需能量較少解析同步衛(wèi)星只能位于赤道正上方，A錯(cuò)誤；由GMmr2＝mv2r知，衛(wèi)星的軌道半徑越大，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度越小，因此入軌后的速度小于第一宇宙速度（近地衛(wèi)星的速度），B錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星的放射速度大于第一宇宙速度，小于其次4.[近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星與赤道上的物體的比較]有a、b、c、d四顆衛(wèi)星，a還未放射，在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，b在地面旁邊近地軌道上正常運(yùn)行，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測(cè)衛(wèi)星，設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24h，全部衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則下列關(guān)于衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是（C）A.a的向心加速度等于重力加速度gB.c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為πC.b在相同的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)D.d的運(yùn)動(dòng)周期可能是23h解析在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星a，其所受萬(wàn)有引力供應(yīng)重力和其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故a的向心加速度小于重力加速度g，A錯(cuò)誤；由于c為地球同步衛(wèi)星，所以c的周期為24h，因此4h內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為θ＝π3，B錯(cuò)誤；由四顆衛(wèi)星的運(yùn)行狀況可知，b運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度是最大的，所以在相同的時(shí)間內(nèi)b轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)，C正確；d運(yùn)行的周期比c的大，所以其周期應(yīng)大于24h，D錯(cuò)誤方法點(diǎn)撥近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體的聯(lián)系與區(qū)分項(xiàng)目近地衛(wèi)星同步衛(wèi)星地球赤道上的物體圖示向心力萬(wàn)有引