高中物理必修2宇宙航行【省一等獎(jiǎng)】

5.宇宙航行強(qiáng)化練習(xí)人造衛(wèi)星宇宙速度應(yīng)用拓展第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題1

.在地面上拋出的物體為什么要落回地面？結(jié)論1.在地面上拋出的物體，由于受到地球引力的作用，所以最終要落回地面。2.月球也要受到地球引力的作用，為什么月球不會(huì)落到地面上來(lái)？2.月球繞地球沿近似圓軌道運(yùn)動(dòng)，月球受到的地球引力用來(lái)提供繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力，故月球不會(huì)落到地球上。3.若拋出物體的水平速度足夠大，物體將會(huì)怎樣？3.若拋出速度足夠大，物體飛行的距離也很大，由于地是一個(gè)圓球體，故物體不會(huì)再落回地面，由于此時(shí)物體已具有速度，且地球?qū)λ囊μ峁├@地運(yùn)行的向心力，所以物體將要繞地運(yùn)行。一、人造衛(wèi)星牛頓設(shè)想衛(wèi)星發(fā)射原理1.如果在地面上拋出一個(gè)物體時(shí)速度足夠大，那么它將不再落回地面，而成為一個(gè)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。2.發(fā)射速度越大，人造衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道越大，即離地面越遠(yuǎn)。二、宇宙速度1.衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)方程是什么？1.動(dòng)力學(xué)方程：F引=F心答案2.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度究竟有多大呢？2.由于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供，所以可見(jiàn)：衛(wèi)星軌道半徑越大即離地心越遠(yuǎn)，它的運(yùn)行速度越小。對(duì)于靠近地面運(yùn)行的衛(wèi)星，即近地衛(wèi)星(方法1）可認(rèn)為軌道半徑近似等于地球半徑R則(k=6400km,m=6×1024kg)=7.9km/sV=7.9km/s既是人造衛(wèi)星最小的發(fā)射速度，又是人造衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度（運(yùn)行速度）（方法2）近地衛(wèi)星，萬(wàn)有引力近似等于它所受的重力，即重力提供向心力，則：第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：

是人造衛(wèi)星近地環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)必須具有的速度，是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，最大環(huán)繞速度。

V=7.9km/s對(duì)第一宇宙速度的理解：

衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道最低時(shí)為近地衛(wèi)星，此時(shí)衛(wèi)星的軌道半徑近似等于地球半徑R，由速度公式可知，此時(shí)衛(wèi)星運(yùn)行速度最大，所以又叫最大環(huán)繞速度。

發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，發(fā)射的軌道越高，需克服地球引力做功越多，所以發(fā)射近地衛(wèi)星時(shí)，克服地球引力做功最少，所需的發(fā)射速度也就最小，所以第一宇宙速度又叫最小發(fā)射速度。第二宇宙速度（脫離速度）：

在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造衛(wèi)星或飛到其他行星上去所必須具有的最小發(fā)射速度。

v=11.2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）：

在地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽(yáng)的引力范圍，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間所必須具有的最小速度。

v=16.7km/s應(yīng)用拓展：1、要發(fā)射一顆相對(duì)地球靜止的衛(wèi)星，即衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，那么這顆衛(wèi)星發(fā)射到離地面多高處？（M地=6.0×1024kg,R地=6.4×106m)解：設(shè)衛(wèi)星地面高度為h，則地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供向心力，即：拓展：這種運(yùn)行時(shí)相對(duì)地球靜止的衛(wèi)星叫同步衛(wèi)星。F1F2F問(wèn)題1同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度多大？問(wèn)題2同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道應(yīng)定位于哪個(gè)平面內(nèi)，能不能任意定位？假設(shè)衛(wèi)星在軌道B上，跟著地球的自轉(zhuǎn)同步做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)1=F向，F(xiàn)2將使衛(wèi)星軌道靠向赤道。動(dòng)畫(huà)同步衛(wèi)星的特點(diǎn)：定周期：運(yùn)動(dòng)周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期24h。定軌道：運(yùn)行平面在赤道平面內(nèi)。定高度：離地面的高度一定h=3.6×107m定速率：運(yùn)行速率一定3.1km/s定點(diǎn)：在赤道某點(diǎn)上方相對(duì)靜止深入探討：上面定軌道有何特點(diǎn)（提示軌道圓圓心與地球球心重合）即人造衛(wèi)星的軌道必須必須穩(wěn)定，這就要求F1=F向不同軌道衛(wèi)星：極地軌道衛(wèi)星★赤道軌道衛(wèi)星★一般軌道衛(wèi)星★共性：軌道圓圓心與地球重心重合練習(xí)1.(2000春季）可以發(fā)射一顆這樣的衛(wèi)星，使其圓軌道（）A.與地球表面上某一緯度線（非赤道）是共面同心圓B.與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面同心圓C.與地球表面上的赤