宇宙航行課件1

5宇宙航行51一、人造地球衛(wèi)星1.牛頓的設(shè)想：如圖所示，把物體水平拋出，如果速度_______，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為_____________。足夠大人造地球衛(wèi)星一、人造地球衛(wèi)星足夠大人造地球衛(wèi)星22.近地衛(wèi)星的速度：(1)原理：飛行器繞地球做勻速圓周運動，運動所需的向心力由萬有引力提供，所以=________，解得：v=______。(2)結(jié)果：用地球半徑R代表近地衛(wèi)星到地心的距離r，可算出：v=m/s=____km/s。7.92.近地衛(wèi)星的速度：7.93【想一想】人造衛(wèi)星能夠繞地球轉(zhuǎn)動而不落回地面，是否是由于衛(wèi)星不再受到地球引力的作用？提示：不是，衛(wèi)星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用來提供向心力。【想一想】人造衛(wèi)星能夠繞地球轉(zhuǎn)動而不落回地面，是否是由于衛(wèi)星4二、宇宙速度數(shù)值意義第一宇宙速度____km/s衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做_____________的速度第二宇宙速度_____km/s使衛(wèi)星掙脫_____引力束縛的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度_____km/s使衛(wèi)星掙脫_____引力束縛的_____地面發(fā)射速度7.9勻速圓周運動11.2地球16.7太陽最小二、宇宙速度數(shù)值意義第一宇____km/s衛(wèi)星在地球表面5【判一判】(1)第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。()(2)無論從哪個星球上發(fā)射衛(wèi)星，發(fā)射速度都要大于7.9km/s。()(3)當(dāng)發(fā)射速度v>7.9km/s時，衛(wèi)星將脫離地球的吸引，不再繞地球運動。()【判一判】(1)第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。()6提示：(1)√。只有發(fā)射速度大于等于第一宇宙速度，衛(wèi)星才能不落回地面，第一宇宙速度是最小發(fā)射速度。(2)×。不同星球的第一宇宙速度不同。(3)×。使衛(wèi)星脫離地球引力束縛的最小發(fā)射速度是11.2km/s。提示：(1)√。只有發(fā)射速度大于等于第一宇宙速度，衛(wèi)星才能不7三、夢想成真(1)1957年10月4日_______成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。(2)1961年4月12日，蘇聯(lián)空軍少校_______進入“東方一號”載人飛船，鑄就了人類進入太空的豐碑。(3)1969年7月，美國“阿波羅11號”飛船登上_____。(4)2003年10月15日，我國“神舟五號”宇宙飛船發(fā)射成功，把中國第一位航天員_______送入太空。前蘇聯(lián)加加林月球楊利偉三、夢想成真前蘇聯(lián)加加林月球楊利偉8一、對第一宇宙速度的理解思考探究：發(fā)射衛(wèi)星，要有足夠大的速度才行，請思考：一、對第一宇宙速度的理解9(1)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素是什么？(2)把衛(wèi)星發(fā)射到更高的軌道上需要的發(fā)射速度越大還是越?。刻崾荆?1)不同星球的第一宇宙速度不同，第一宇宙速度與星球的質(zhì)量、半徑有關(guān)。(2)衛(wèi)星軌道越高需要的發(fā)射速度越大。(1)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素10【歸納總結(jié)】1.認(rèn)識第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運動必須具備的速度，即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度?！練w納總結(jié)】112.推導(dǎo)：萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心力重力提供衛(wèi)星運動的向心力公式結(jié)果2.推導(dǎo)：萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心力重力提供衛(wèi)星運動的向心123.決定因素：由第一宇宙速度的計算式v=可以看出，第一宇宙速度的值由中心天體決定，第一宇宙速度的大小取決于中心天體的質(zhì)量M和半徑R，與衛(wèi)星無關(guān)。3.決定因素：由第一宇宙速度的計算式v=可以看出134.理解：(1)“最小發(fā)射速度”：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因為發(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊?。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運行軌道，而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。4.理解：14(2)“最大環(huán)繞速度”：在所有環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星中，近地衛(wèi)星的軌道半徑最小，由軌道半徑越小，線速度越大，所以在這些衛(wèi)星中，近地衛(wèi)星的線速度即第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度。(2)“最大環(huán)繞速度”：在所有環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星中15【典例示范】(2014·江蘇高考)已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為()A.3.5km/sB.5.0km/sC.17.7km/sD.35.2km/s【典例示范】(2014·江蘇高考)已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量16【解題探究】(1)繞地球表面做勻速圓周運動的航天器的速率為________。(2)航天器繞星球表面做勻速圓周運動時，速率滿足什么規(guī)律？提示：根據(jù)萬有引力提供向心力，速率滿足

7.9km/s【解題探究】7.9km/s17【正確解答】選A。構(gòu)建公轉(zhuǎn)模型，對衛(wèi)星由萬有引力提供向心力，有對近地衛(wèi)星v近地=同理對航天器有v航=聯(lián)立兩式有而v近地=7.9km/s，解得v航=3.5km/s，A項正確?！菊_解答】選A。構(gòu)建公轉(zhuǎn)模型，對衛(wèi)星由萬有引力提供向心力，18【過關(guān)訓(xùn)練】1.(2015·四川高考)登上火星是人類的夢想?！版隙鹬浮睔W陽自遠透露：中國計劃于2020年登陸火星。地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運動，忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表，火星和地球相比()行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011【過關(guān)訓(xùn)練】行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.4×119A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B.火星做圓周運動的加速度較小C.火星表面的重力加速度較大D.火星的第一宇宙速度較大A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小20【解析】選B。根據(jù)結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可算出火星的公轉(zhuǎn)周期較大，A錯；根據(jù)=ma，得a=，可判斷火星的加速度較小，B對；根據(jù)g=，可算出火星表面的重力加速度較小，C錯；第一宇宙速度v=，可算出火星的第一宇宙速度較小，D錯?！窘馕觥窟xB。根據(jù)212.一探月衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，月球半徑約為地球半徑的，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運行的速率約為()A.0.4km/sB.1.8km/sC.11km/sD.36km/s2.一探月衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量22【解析】選B。對于環(huán)繞地球或月球的人造衛(wèi)星，其所受萬有引力即為它們做圓周運動所需的向心力，即第一宇宙速度指的是最小發(fā)射速度，同時也是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，對于近地衛(wèi)星來說，其軌道半徑近似等于中心天體半徑，所以所以v月=v地=×7.9km/s≈1.8km/s。故正確答案為B?！窘馕觥窟xB。對于環(huán)繞地球或月球的人造衛(wèi)星，其所受萬有引力即233.地球的半徑為R，地表的重力加速度為g，萬有引力常量為G，求：(1)第一宇宙速度(用g、R表示)。(2)衛(wèi)星以第一宇宙速度環(huán)繞地球的周期(用g、R表示)。3.地球的半徑為R，地表的重力加速度為g，萬有引力常量為G，24【解析】(1)若不考慮地球的自轉(zhuǎn)，則所以第一宇宙速度(2)衛(wèi)星以第一宇宙速度環(huán)繞地球的周期：答案：

【解析】(1)若不考慮地球的自轉(zhuǎn)，則25【補償訓(xùn)練】有宇航員站在月球表面上做自由落體實驗，將某物體由距月球表面高h處釋放，經(jīng)時間t后落到月球表面，若月球半徑為R，據(jù)上述信息可推出月球的第一宇宙速度約為()【補償訓(xùn)練】有宇航員站在月球表面上做自由落體實驗，將某物體由26【解析】選Ｂ。由可得根據(jù)第一宇宙速度的計算公式可得選項Ｂ正確。【解析】選Ｂ。由可得根據(jù)第27【誤區(qū)警示】發(fā)射速度與發(fā)射軌道(1)當(dāng)11.2km/s>v≥7.9km/s時，衛(wèi)星繞地球運動，其軌道是圓或橢圓，地球位于一個焦點上，且發(fā)射速度越大，橢圓的半長軸越大。(2)當(dāng)16.7km/s>v≥11.2km/s時，衛(wèi)星繞太陽旋轉(zhuǎn)，成為太陽系的一顆“小行星”。(3)當(dāng)v≥16.7km/s時，衛(wèi)星脫離太陽的引力束縛跑到太陽系以外的空間中去?！菊`區(qū)警示】發(fā)射速度與發(fā)射軌道28二、人造地球衛(wèi)星思考探究：在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動，請思考：二、人造地球衛(wèi)星29(1)這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點？(2)這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢？提示：(1)這些衛(wèi)星的軌道平面一定過地心。(2)人造地球衛(wèi)星的線速度、角速度、周期隨衛(wèi)星軌道半徑的變化而變化。(1)這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點？30【歸納總結(jié)】1.人造衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，由地球?qū)λ娜f有引力充當(dāng)向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道。當(dāng)然也存在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道。如圖所示?！練w納總結(jié)】312.人造衛(wèi)星的運行規(guī)律：人造衛(wèi)星的運行規(guī)律類似行星運行規(guī)律。(1)常用關(guān)系式。(2)常用結(jié)論：衛(wèi)星離地面高度越高，其線速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小?？梢愿爬椤霸竭h越慢、越遠越小”。2.人造衛(wèi)星的運行規(guī)律：人造衛(wèi)星的運行規(guī)律類似行星運行規(guī)律。323.地球同步衛(wèi)星：(1)概念：相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，叫作地球同步衛(wèi)星。(2)特點。①確定的轉(zhuǎn)動方向：和地球自轉(zhuǎn)方向一致；②確定的周期：和地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T=24h；③確定的角速度：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度；3.地球同步衛(wèi)星：33④確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合；⑤確定的高度：離地面高度固定不變(3.6×104km)；⑥確定的環(huán)繞速率：線速度大小一定(3.1×103m/s)。④確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面34【典例示范】(多選)三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運動，如圖所示，已知mA=mB<mC，則對于三顆衛(wèi)星，正確的是()A.運行線速度關(guān)系為vA>vB=vCB.運行周期關(guān)系為TA<TB=TCC.向心力大小關(guān)系為FA=FB<FCD.半徑與周期關(guān)系為【典例示范】(多選)三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓35【解題探究】(1)關(guān)于人造衛(wèi)星的運動：人造衛(wèi)星的軌道半徑越大，線速度_____，角速度_____，向心加速度_____，周期_____；在同一軌道上運行的衛(wèi)星，線速度、角速度、向心加速度和周期都_____。越小越小越小越大相同【解題探究】越小越小越小越大相同36(2)繞地球做勻速圓周運動的A、B、C三顆人造衛(wèi)星，軌道半徑與周期之間存在什么樣的定量關(guān)系？提示：由開普勒第三定律得

(2)繞地球做勻速圓周運動的A、B、C三顆人造衛(wèi)星，軌道半徑37【正確解答】選A、B、D。由所以vA>vB=vC，選項A正確；由所以TA<TB=TC，選項B正確；由=man得an=所以aA>aB=aC，又mA=mB<mC，所以FA>FB，F(xiàn)B<FC，選項C錯誤；三顆衛(wèi)星都繞地球運行，故由開普勒第三定律得選項D正確?！菊_解答】選A、B、D。由38【過關(guān)訓(xùn)練】1.(拓展延伸)在【典例示范】中，若衛(wèi)星A由于某種原因，半徑逐漸增大，最終和B、C在同一軌道上運動，則下列說法正確的是()A.速率逐漸變小，周期逐漸變小B.速率逐漸變小，周期逐漸變大C.速率逐漸變大，周期逐漸變大D.速率逐漸變大，周期逐漸變小【過關(guān)訓(xùn)練】39【解析】選B。人造地球衛(wèi)星的半徑逐漸增大時，仍可認(rèn)為衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)得衛(wèi)星的軌道半徑越大，速率越小，周期越大，選項B正確?！窘馕觥窟xB。人造地球衛(wèi)星的半徑逐漸增大時，仍可認(rèn)為衛(wèi)星繞地402.(2015·福建高考)如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()2.(2015·福建高考)如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球41【解析】選A。根據(jù)故選A?！窘馕觥窟xA。根據(jù)423.如圖所示，在同一軌道平面上的幾個人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運動，某一時刻它們恰好在同一直線上，下列說法中正確的是()3.如圖所示，在同一軌道平面上的幾個人造地球衛(wèi)星A、B、C繞43A.根據(jù)v=可知，運行速度滿足vA>vB>vCB.運轉(zhuǎn)角速度滿足ωA>ωB>ωCC.向心加速度滿足aA<aB<aCD.運動一周后，A最先回到圖示位置A.根據(jù)v=可知，運行速度滿足vA>vB>vC44【解析】選C。由r大，則v小，故vA<vB<vC，A錯誤；由=mω2r得，ω=，r大，則ω小，故ωA<ωB<ωC，B錯誤；由r大，則a小，故aA<aB<aC，C正確；由r大，則T大，故TA>TB>TC，因此運動一周后，C最先回到圖示位置，D錯誤?！窘馕觥窟xC。由45【補償訓(xùn)練】(2015·中山高一檢測)關(guān)于“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星，下述說法正確的是()A.已知它的質(zhì)量是1.24t，若將它的質(zhì)量增為2.84t，其同步軌道半徑將變?yōu)樵瓉淼?倍B.它的運行速度大于7.9km/sC.它可以繞過北京的正上方，所以我國能利用它進行電視轉(zhuǎn)播D.它距地面的高度約為地球半徑的5倍，故它的向心加速度約為其下方地面上物體的重力加速度的【補償訓(xùn)練】(2015·中山高一檢測)關(guān)于“亞洲一號”地球同46【解析】選D。同步衛(wèi)星的軌道半徑是固定的，與質(zhì)量大小無關(guān)，A錯；7.9km/s是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，同時也是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，衛(wèi)星的軌道半徑越大，其線速度越小；同步衛(wèi)星距地面很高，故其運行速度小于7.9km/s，B錯；同步衛(wèi)星只能在赤道的正上方，C錯；由=man可得，同步衛(wèi)星的加速度故選項D正確?！窘馕觥窟xD。同步衛(wèi)星的軌道半徑是固定的，與質(zhì)量大小無關(guān)，A47【規(guī)律方法】求解人造衛(wèi)星運動問題的技巧(1)人造衛(wèi)星的an、v、ω、T由地球的質(zhì)量M和衛(wèi)星的軌道半徑r決定，當(dāng)r確定后，衛(wèi)星的an、v、ω、T便確定了，與衛(wèi)星的質(zhì)量、形狀等因素?zé)o關(guān)，當(dāng)人造衛(wèi)星的軌道半徑r發(fā)生變化時，其an、v、ω、T都會隨之改變。(2)在處理人造衛(wèi)星的an、v、ω、T與半徑r的關(guān)系問題時，常用公式“gR2=GM”來替換出地球的質(zhì)量M，會使問題解決起來更方便。【規(guī)律方法】求解人造衛(wèi)星運動問題的技巧48【拓展例題】考查內(nèi)容：同步衛(wèi)星與赤道上物體運動的比較【典例示范】同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則()

【拓展例題】考查內(nèi)容：同步衛(wèi)星與赤道上物體運動的比較49【正確解答】選D。同步衛(wèi)星的角速度與赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，所以選項A、B錯；對于同步衛(wèi)星，所以對于近地衛(wèi)星，所以C錯，D對?！菊_解答】選D。同步衛(wèi)星的角速度與赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)50宇宙航行課件151衛(wèi)星變軌問題【案例體驗】(多選)(2015·揚州高一檢測)如圖所示是某次同步衛(wèi)星發(fā)射過程的示意圖，先將衛(wèi)星送入一個近地圓軌道，然后在P點點火加速，進入橢圓轉(zhuǎn)移軌道，其中P是近地點，Q是遠地點，在Q點再次點火加速進入同步軌道。設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道的運行速率為v1，加速度大小為a1；在P點短時間點火加速之后，速率為v2，加速度大小為a2；沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達Q點速率為v3，加速度大小為a3；在Q點點火加速之后進入圓軌道，速率為v4，加速度大小為a4，則()衛(wèi)星變軌問題52A.v1=v2

a1<a2

B.v1<v2

a1=a2C.v3<v4

a3=a4D.v3<v4

a3<a4A.v1=v2a1<a2B.v1<53【解析】選B、C。衛(wèi)星在近地圓軌道上運行時所受到的萬有引力大小保持不變，由=ma可知a1=a2；在P點短時間點火加速之后衛(wèi)星的速率增大，故v1<v2，所以A錯，B對。衛(wèi)星在Q點點火加速，故v3<v4；從Q點進入圓軌道后衛(wèi)星離地面的高度將保持不變，由=ma可知a3=a4，所以C對，D錯?！窘馕觥窟xB、C。衛(wèi)星在近地圓軌道上運行時所受到的萬有引力大54【方法技巧】判斷衛(wèi)星變軌時速度、加速度變化情況的思路(1)判斷衛(wèi)星在不同圓軌道的運行速度大小時，可根據(jù)“越遠越慢”的規(guī)律判斷。(2)判斷衛(wèi)星在同一橢圓軌道上不同點的速度大小時，可根據(jù)開普勒行星運動第二定律判斷，即離中心天體越遠，速度越小。(3)判斷衛(wèi)星由圓軌道進入橢圓軌道或由橢圓軌道進入圓軌道時的速度大小如何變化時，可根據(jù)離心運動或近心運動的條件進行分析。(4)判斷衛(wèi)星的加速度大小時，可根據(jù)判斷。【方法技巧】判斷衛(wèi)星變軌時速度、加速度變化情況的思路55【補償訓(xùn)練】(2015·宜春高一檢測)2013年12月2日1時30分，“嫦娥三號”探測器由“長征三號乙”運載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，首次實現(xiàn)月球軟著陸和月面巡視勘察，“嫦娥三號”的飛行軌道示意圖如圖所示。假設(shè)“嫦娥三號”在環(huán)月段圓軌道和橢圓軌道上運動時，只受到月球的萬有引力，則以下說法正確的是()【補償訓(xùn)練】(2015·宜春高一檢測)2013年12月2日156A.若已知“嫦娥三號”環(huán)月段圓軌道的半徑、運動周期和引力常量，則可以計算出月球的密度B.“嫦娥三號”由環(huán)月段圓軌道變軌進入環(huán)月段橢圓軌道時，應(yīng)讓發(fā)動機點火使其加速C.“嫦娥三號”在從遠月點P向近月點Q運動的過程中，加速度變大D.“嫦娥三號”在環(huán)月段橢圓軌道上P點的速度大于Q點的速度A.若已知“嫦娥三號”環(huán)月段圓軌道的半徑、運動周期和引力常量57【解析】選C。根據(jù)“嫦娥三號”環(huán)月段圓軌道的半徑、運動周期和引力常量可以求出月球的質(zhì)量，但是由于不知道月球的半徑，故無法求出月球的密度，A錯；“嫦娥三號”由環(huán)月段圓軌道變軌進入環(huán)月段橢圓軌道時，軌道半徑減小，故應(yīng)讓發(fā)動機點火使其減速，B錯；“嫦娥三號”在從遠月點P向近月點Q運動的過程中所受萬有引力逐漸增大，故加速度變大，C對；“嫦娥三號”在環(huán)月段橢圓軌道上運動時離月球越近速度越大，故P點的速度小于Q點的速度，D錯。【解析】選C。根據(jù)“嫦娥三號”環(huán)月段圓軌道的半徑、運動周期和58宇宙航行課件1595宇宙航行560一、人造地球衛(wèi)星1.牛頓的設(shè)想：如圖所示，把物體水平拋出，如果速度_______，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為_____________。足夠大人造地球衛(wèi)星一、人造地球衛(wèi)星足夠大人造地球衛(wèi)星612.近地衛(wèi)星的速度：(1)原理：飛行器繞地球做勻速圓周運動，運動所需的向心力由萬有引力提供，所以=________，解得：v=______。(2)結(jié)果：用地球半徑R代表近地衛(wèi)星到地心的距離r，可算出：v=m/s=____km/s。7.92.近地衛(wèi)星的速度：7.962【想一想】人造衛(wèi)星能夠繞地球轉(zhuǎn)動而不落回地面，是否是由于衛(wèi)星不再受到地球引力的作用？提示：不是，衛(wèi)星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用來提供向心力?！鞠胍幌搿咳嗽煨l(wèi)星能夠繞地球轉(zhuǎn)動而不落回地面，是否是由于衛(wèi)星63二、宇宙速度數(shù)值意義第一宇宙速度____km/s衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做_____________的速度第二宇宙速度_____km/s使衛(wèi)星掙脫_____引力束縛的最小地面發(fā)射速度第三宇宙速度_____km/s使衛(wèi)星掙脫_____引力束縛的_____地面發(fā)射速度7.9勻速圓周運動11.2地球16.7太陽最小二、宇宙速度數(shù)值意義第一宇____km/s衛(wèi)星在地球表面64【判一判】(1)第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。()(2)無論從哪個星球上發(fā)射衛(wèi)星，發(fā)射速度都要大于7.9km/s。()(3)當(dāng)發(fā)射速度v>7.9km/s時，衛(wèi)星將脫離地球的吸引，不再繞地球運動。()【判一判】(1)第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度。()65提示：(1)√。只有發(fā)射速度大于等于第一宇宙速度，衛(wèi)星才能不落回地面，第一宇宙速度是最小發(fā)射速度。(2)×。不同星球的第一宇宙速度不同。(3)×。使衛(wèi)星脫離地球引力束縛的最小發(fā)射速度是11.2km/s。提示：(1)√。只有發(fā)射速度大于等于第一宇宙速度，衛(wèi)星才能不66三、夢想成真(1)1957年10月4日_______成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。(2)1961年4月12日，蘇聯(lián)空軍少校_______進入“東方一號”載人飛船，鑄就了人類進入太空的豐碑。(3)1969年7月，美國“阿波羅11號”飛船登上_____。(4)2003年10月15日，我國“神舟五號”宇宙飛船發(fā)射成功，把中國第一位航天員_______送入太空。前蘇聯(lián)加加林月球楊利偉三、夢想成真前蘇聯(lián)加加林月球楊利偉67一、對第一宇宙速度的理解思考探究：發(fā)射衛(wèi)星，要有足夠大的速度才行，請思考：一、對第一宇宙速度的理解68(1)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素是什么？(2)把衛(wèi)星發(fā)射到更高的軌道上需要的發(fā)射速度越大還是越?。刻崾荆?1)不同星球的第一宇宙速度不同，第一宇宙速度與星球的質(zhì)量、半徑有關(guān)。(2)衛(wèi)星軌道越高需要的發(fā)射速度越大。(1)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素69【歸納總結(jié)】1.認(rèn)識第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運動必須具備的速度，即近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度?！練w納總結(jié)】702.推導(dǎo)：萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心力重力提供衛(wèi)星運動的向心力公式結(jié)果2.推導(dǎo)：萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心力重力提供衛(wèi)星運動的向心713.決定因素：由第一宇宙速度的計算式v=可以看出，第一宇宙速度的值由中心天體決定，第一宇宙速度的大小取決于中心天體的質(zhì)量M和半徑R，與衛(wèi)星無關(guān)。3.決定因素：由第一宇宙速度的計算式v=可以看出724.理解：(1)“最小發(fā)射速度”：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因為發(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊?。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運行軌道，而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。4.理解：73(2)“最大環(huán)繞速度”：在所有環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星中，近地衛(wèi)星的軌道半徑最小，由軌道半徑越小，線速度越大，所以在這些衛(wèi)星中，近地衛(wèi)星的線速度即第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度。(2)“最大環(huán)繞速度”：在所有環(huán)繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星中74【典例示范】(2014·江蘇高考)已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為()A.3.5km/sB.5.0km/sC.17.7km/sD.35.2km/s【典例示范】(2014·江蘇高考)已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量75【解題探究】(1)繞地球表面做勻速圓周運動的航天器的速率為________。(2)航天器繞星球表面做勻速圓周運動時，速率滿足什么規(guī)律？提示：根據(jù)萬有引力提供向心力，速率滿足

7.9km/s【解題探究】7.9km/s76【正確解答】選A。構(gòu)建公轉(zhuǎn)模型，對衛(wèi)星由萬有引力提供向心力，有對近地衛(wèi)星v近地=同理對航天器有v航=聯(lián)立兩式有而v近地=7.9km/s，解得v航=3.5km/s，A項正確?！菊_解答】選A。構(gòu)建公轉(zhuǎn)模型，對衛(wèi)星由萬有引力提供向心力，77【過關(guān)訓(xùn)練】1.(2015·四川高考)登上火星是人類的夢想?！版隙鹬浮睔W陽自遠透露：中國計劃于2020年登陸火星。地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運動，忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表，火星和地球相比()行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.4×1066.0×10241.5×1011火星3.4×1066.4×10232.3×1011【過關(guān)訓(xùn)練】行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球6.4×178A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B.火星做圓周運動的加速度較小C.火星表面的重力加速度較大D.火星的第一宇宙速度較大A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小79【解析】選B。根據(jù)結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可算出火星的公轉(zhuǎn)周期較大，A錯；根據(jù)=ma，得a=，可判斷火星的加速度較小，B對；根據(jù)g=，可算出火星表面的重力加速度較小，C錯；第一宇宙速度v=，可算出火星的第一宇宙速度較小，D錯?！窘馕觥窟xB。根據(jù)802.一探月衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，月球半徑約為地球半徑的，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運行的速率約為()A.0.4km/sB.1.8km/sC.11km/sD.36km/s2.一探月衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量81【解析】選B。對于環(huán)繞地球或月球的人造衛(wèi)星，其所受萬有引力即為它們做圓周運動所需的向心力，即第一宇宙速度指的是最小發(fā)射速度，同時也是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，對于近地衛(wèi)星來說，其軌道半徑近似等于中心天體半徑，所以所以v月=v地=×7.9km/s≈1.8km/s。故正確答案為B?！窘馕觥窟xB。對于環(huán)繞地球或月球的人造衛(wèi)星，其所受萬有引力即823.地球的半徑為R，地表的重力加速度為g，萬有引力常量為G，求：(1)第一宇宙速度(用g、R表示)。(2)衛(wèi)星以第一宇宙速度環(huán)繞地球的周期(用g、R表示)。3.地球的半徑為R，地表的重力加速度為g，萬有引力常量為G，83【解析】(1)若不考慮地球的自轉(zhuǎn)，則所以第一宇宙速度(2)衛(wèi)星以第一宇宙速度環(huán)繞地球的周期：答案：

【解析】(1)若不考慮地球的自轉(zhuǎn)，則84【補償訓(xùn)練】有宇航員站在月球表面上做自由落體實驗，將某物體由距月球表面高h處釋放，經(jīng)時間t后落到月球表面，若月球半徑為R，據(jù)上述信息可推出月球的第一宇宙速度約為()【補償訓(xùn)練】有宇航員站在月球表面上做自由落體實驗，將某物體由85【解析】選Ｂ。由可得根據(jù)第一宇宙速度的計算公式可得選項Ｂ正確?！窘馕觥窟xＢ。由可得根據(jù)第86【誤區(qū)警示】發(fā)射速度與發(fā)射軌道(1)當(dāng)11.2km/s>v≥7.9km/s時，衛(wèi)星繞地球運動，其軌道是圓或橢圓，地球位于一個焦點上，且發(fā)射速度越大，橢圓的半長軸越大。(2)當(dāng)16.7km/s>v≥11.2km/s時，衛(wèi)星繞太陽旋轉(zhuǎn)，成為太陽系的一顆“小行星”。(3)當(dāng)v≥16.7km/s時，衛(wèi)星脫離太陽的引力束縛跑到太陽系以外的空間中去?！菊`區(qū)警示】發(fā)射速度與發(fā)射軌道87二、人造地球衛(wèi)星思考探究：在地球的周圍，有許多的衛(wèi)星在不同的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動，請思考：二、人造地球衛(wèi)星88(1)這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點？(2)這些衛(wèi)星的線速度、角速度、周期跟什么因素有關(guān)呢？提示：(1)這些衛(wèi)星的軌道平面一定過地心。(2)人造地球衛(wèi)星的線速度、角速度、周期隨衛(wèi)星軌道半徑的變化而變化。(1)這些衛(wèi)星的軌道平面有什么特點？89【歸納總結(jié)】1.人造衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，由地球?qū)λ娜f有引力充當(dāng)向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道。當(dāng)然也存在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道。如圖所示。【歸納總結(jié)】902.人造衛(wèi)星的運行規(guī)律：人造衛(wèi)星的運行規(guī)律類似行星運行規(guī)律。(1)常用關(guān)系式。(2)常用結(jié)論：衛(wèi)星離地面高度越高，其線速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小?？梢愿爬椤霸竭h越慢、越遠越小”。2.人造衛(wèi)星的運行規(guī)律：人造衛(wèi)星的運行規(guī)律類似行星運行規(guī)律。913.地球同步衛(wèi)星：(1)概念：相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，叫作地球同步衛(wèi)星。(2)特點。①確定的轉(zhuǎn)動方向：和地球自轉(zhuǎn)方向一致；②確定的周期：和地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T=24h；③確定的角速度：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度；3.地球同步衛(wèi)星：92④確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合；⑤確定的高度：離地面高度固定不變(3.6×104km)；⑥確定的環(huán)繞速率：線速度大小一定(3.1×103m/s)。④確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面93【典例示范】(多選)三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運動，如圖所示，已知mA=mB<mC，則對于三顆衛(wèi)星，正確的是()A.運行線速度關(guān)系為vA>vB=vCB.運行周期關(guān)系為TA<TB=TCC.向心力大小關(guān)系為FA=FB<FCD.半徑與周期關(guān)系為【典例示范】(多選)三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓94【解題探究】(1)關(guān)于人造衛(wèi)星的運動：人造衛(wèi)星的軌道半徑越大，線速度_____，角速度_____，向心加速度_____，周期_____；在同一軌道上運行的衛(wèi)星，線速度、角速度、向心加速度和周期都_____。越小越小越小越大相同【解題探究】越小越小越小越大相同95(2)繞地球做勻速圓周運動的A、B、C三顆人造衛(wèi)星，軌道半徑與周期之間存在什么樣的定量關(guān)系？提示：由開普勒第三定律得

(2)繞地球做勻速圓周運動的A、B、C三顆人造衛(wèi)星，軌道半徑96【正確解答】選A、B、D。由所以vA>vB=vC，選項A正確；由所以TA<TB=TC，選項B正確；由=man得an=所以aA>aB=aC，又mA=mB<mC，所以FA>FB，F(xiàn)B<FC，選項C錯誤；三顆衛(wèi)星都繞地球運行，故由開普勒第三定律得選項D正確?！菊_解答】選A、B、D。由97【過關(guān)訓(xùn)練】1.(拓展延伸)在【典例示范】中，若衛(wèi)星A由于某種原因，半徑逐漸增大，最終和B、C在同一軌道上運動，則下列說法正確的是()A.速率逐漸變小，周期逐漸變小B.速率逐漸變小，周期逐漸變大C.速率逐漸變大，周期逐漸變大D.速率逐漸變大，周期逐漸變小【過關(guān)訓(xùn)練】98【解析】選B。人造地球衛(wèi)星的半徑逐漸增大時，仍可認(rèn)為衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)得衛(wèi)星的軌道半徑越大，速率越小，周期越大，選項B正確?！窘馕觥窟xB。人造地球衛(wèi)星的半徑逐漸增大時，仍可認(rèn)為衛(wèi)星繞地992.(2015·福建高考)如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()2.(2015·福建高考)如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球100【解析】選A。根據(jù)故選A?！窘馕觥窟xA。根據(jù)1013.如圖所示，在同一軌道平面上的幾個人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運動，某一時刻它們恰好在同一直線上，下列說法中正確的是()3.如圖所示，在同一軌道平面上的幾個人造地球衛(wèi)星A、B、C繞102A.根據(jù)v=可知，運行速度滿足vA>vB>vCB.運轉(zhuǎn)角速度滿足ωA>ωB>ωCC.向心加速度滿足aA<aB<aCD.運動一周后，A最先回到圖示位置A.根據(jù)v=可知，運行速度滿足vA>vB>vC103【解析】選C。由r大，則v小，故vA<vB<vC，A錯誤；由=mω2r得，ω=，r大，則ω小，故ωA<ωB<ωC，B錯誤；由r大，則a小，故aA<aB<aC，C正確；由r大，則T大，故TA>TB>TC，因此運動一周后，C最先回到圖示位置，D錯誤?！窘馕觥窟xC。由104【補償訓(xùn)練】(2015·中山高一檢測)關(guān)于“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星，下述說法正確的是()A.已知它的質(zhì)量是1.24t，若將它的質(zhì)量增為2.84t，其同步軌道半徑將變?yōu)樵瓉淼?倍B.它的運行速度大于7.9km/sC.它可以繞過北京的正上方，所以我國能利用它進行電視轉(zhuǎn)播D.它距地面的高度約為地球半徑的5倍，故它的向心加速度約為其下方地面上物體的重力加速度的【補償訓(xùn)練】(2015·中山高一檢測)關(guān)于“亞洲一號”地球同105【解析】選D。同步衛(wèi)星的軌道半徑是固定的，與質(zhì)量大小無關(guān)，A錯；7.9km/s是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，同時也是衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，衛(wèi)星的軌道半徑越大，其線速度越??；同步衛(wèi)星距地面很高，故其運行速度小于7.9km/s，B錯；同步衛(wèi)星只能在赤道的正上方，C錯；由=man可得，同步衛(wèi)星的加速度故選項D正確?！窘馕觥窟xD。同步衛(wèi)星的軌道半徑是固定的，與質(zhì)量大小無關(guān)，A106【規(guī)律方法】求解人造衛(wèi)星運動問題的技巧(1)人造衛(wèi)星的an、v、ω、T由地球的質(zhì)量M和衛(wèi)星的軌道半徑r決定，當(dāng)r確定后，衛(wèi)星的an、v、ω、T便確定了，與衛(wèi)星的質(zhì)量、形狀等因素?zé)o關(guān)，當(dāng)人造衛(wèi)星的軌道半徑r發(fā)生變化時，其an、v、ω、T都會隨之改變。(2)在處理人造衛(wèi)星的an、v、ω、T與半徑r的關(guān)系問題時，常用公式“gR2=GM”來替換出地球的質(zhì)量M，會使問題解決起來更方便?！疽?guī)律方法】求解人造衛(wèi)星運動問題的技巧107【拓展例題】考查內(nèi)容：同步衛(wèi)星與赤道上物體運動的比較【典例示范】同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運行速率為v1，加速度為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向