第11讲宇宙航行
模块一思维导图串知识
模块二基础知识全梳理（吃透教材）
模块三核心考点精准练（4大考点）
模块四小试牛刀过关测
1．知道三个宇宙速度的含义和数值，会计算第一宇宙速度.
2.掌握人造卫星的线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系.
3.理解近地卫星、同步卫星的区别，掌握卫星的变轨问题.
知识点1宇宙速度
数值
意义
第一宇宙速度
7.9km/s
物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度
11.2km/s
使物体挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度
第三宇宙速度
16.7km/s
使物体挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度
知识点2人造地球卫星
1．动力学特点
一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其向心力由地球对它的万有引力提供。
2．地球同步卫星
地球同步卫星位于地面上方高度约3.6×104km处,周期等于地球自转周期。其中一种的轨道平面与赤道平面成0度角,运动方向与地球自转方向相同,称为静止卫星。具有以下特点:
(1)轨道平面一定:卫星在赤道的正上方,其轨道平面与赤道平面重合。
(2)绕行方向一定:和地球自转方向一致。
(3)周期一定:和地球自转周期相同,即T=24h。
(4)高度一定:位于赤道上方高度约3.6×104km处,距地面高度固定不变。
知识点3人造卫星的变轨问题
卫星变轨时，先是线速度v发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r发生变化.
如图所示，圆形轨道1、3与椭圆轨道2相切于Q、P两点.
1．当卫星减速时，卫星所需的向心力Fn
在图示中卫星从轨道3上P处变迁到轨道2上，速度关系：v3v
2．当卫星加速时，卫星所需的向心力Fn
在图示中卫星从轨道1上Q处变迁到轨道2上，速度关系：v1v
知识点4双星及多星模型
1．双星系统
双星系统由两个星体构成，其中每个星体的直径都远小于它们间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以作为孤立系统处理.它们绕其连线上的某固定点做匀速圆周运动.双星具有以下特点：
(1)由于双星和该固定点总保持三点共线，所以双星做匀速圆周运动的角速度和周期分别相同.
(2)由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的，因此大小必然相等.
(3)轨道半径与质量的关系
根据万有引力提供向心力，有Gm1m2L2=m1
2．三星系统
宇宙中存在一些离其他恒星较远(可忽略其他星体对它们的引力作用)的三颗星组成的三星系统.已观测到稳定的三星系统主要有两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R?的圆轨道上运动；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆轨道运动.如图甲和乙所示(设每颗星体的质量均为m)
.
(1)对第一种形式中A而言，B、C对A的万有引力提供A做圆周运动的向心力，则有G
(2)对第二种形式中A而言，B、C对A的万有引力的合力提供A做圆周运动的向心力，则有Gm2r2cos
考点一宇宙速度
1．（23-24高一下·北京海淀·期末）如图所示，牛顿在他的《自然哲学的数学原理》中说到：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，而是成为人造地球卫星。可认为山的高度远小于地球的半径，不计空气阻力。下列说法正确的是（）
A．对于那些抛出后可以落回地面的物体，无论抛出速度是多大，落地时间都一样
B．图中圆轨道对应的抛出速度近似等于第一宇宙速度
C．若抛出的速度大于第一宇宙速度，则物体在之后的运动过程中将无法返回山顶
D．若抛出的速度大于第二宇宙速度，则物体被抛出后可能绕地球做圆周运动
2．（23-24高一下·河北·期末）宇宙速度是从地球表面向宇宙空间发射人造地球卫星、行星际和恒星际飞行器所需的最低速度．下列关于宇宙速度的说法正确的是（????）
A．第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度
B．若飞行器的发射速度大于第二宇宙速度，则飞行器将绕地球做椭圆运动
C．若飞行器的发射速度大于第三宇宙速度，则飞行器将绕太阳运动
D．卫星绕地球做圆周运动的速率可能大于第一宇宙速度
3．（23-24高二下·安徽阜阳·期末）2024年3月20日8时31分，探月工程四期“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，该卫星经地一月转移轨道逐步送入稳定椭圆环月轨道，后经点火减速进入离月球表面高度为h的圆轨道运行。已知月球半径为R，月球表面重力加速度大小为g月，下列说法正确的是（）
A．该卫星的发射速度应大于11.2km/s
B．该卫星在圆轨道运行的角速度大小为
C．该卫星在圆轨道运行的向心加速度大小为
D．该卫星在椭圆环月轨道的