2018届高中物理第六章万有引力与航天第5节宇宙航行学案新人教版

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1、第5节　宇宙航行核心素养关键词知识体系1.人造卫星环绕地球做匀速圆周运动，所需向心力由地球对卫星的万有引力提供.2.第一宇宙速度为7.9km/s，其意义为人造卫星的最小发射速度或最大环绕速度.3.第二宇宙速度为11.2km/s，其意义为物体摆脱地球引力的束缚所需要的最小发射速度.4.第三宇宙速度为16.7km/s，其意义为物体摆脱太阳引力的束缚所需要的最小发射速度.5.地球同步卫星位于赤道正上方固定高度处，其周期等于地球的自转周期，即T＝24h.一、宇宙速度1.第一宇宙速度人造卫星绕地球运动的最大运行速度，也是

2、卫星绕地球运动的最小地面发射速度，大小为7.9km/s.2.第二宇宙速度人造卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度，大小为11.2km/s.3.第三宇宙速度人造卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，大小为16.7km/s.二、地球同步卫星相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星.23一、合作探究找规律考点一　人造卫星要使发射出去的人造卫星能够绕地球做圆周运动，则在地面发射时的速度需满足什么要求？根据天体运动的规律，在地面发射速度越大的卫星到达太空绕地球做圆周运动的速度越大还是越

3、小？答：卫星在地面的发射速度须满足7.9km/s≤v<11.2km/s才能最终绕地球运行.在地面发射速度越大的卫星能上升的高度也就越大，根据v＝可知最终的运行速度就越小.考点二　宇宙速度发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：1.不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？2.把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？答：1.不同，根据G＝m，v＝，可见第一宇宙速度由星球的质量和半径决定.2.轨道越高，需要的发射速度越大.二、理解概念做判断1.卫星绕地球运行不需要力的作用.(√)2.

4、卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大.(×)3.第一宇宙速度与地球的质量无关.(×)4.地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度.(×)235.若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行.(√)要点1

5、人造卫星1.人造卫星(1)人造卫星的分类：主要有侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等.(2)人造卫星的两个速度①发射速度：指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度.卫星离地面越高，卫星的发射速度越大.②绕行速度：指卫星在进入轨

6、道后绕地球做匀速圆周运动的线速度.根据v＝可知，卫星越高，半径越大，卫星的绕行速度就越小.2.卫星的轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期和半长轴的关系遵从开普勒第三定律.(2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示.3.人造卫星问题的分析思路23设

7、人造卫星的运行速度为v、角速度为ω、周期为T、向心加速度为an、轨道半径为r，人造卫星做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供即：G＝m＝mrω2＝mr＝man，可推导出：⇒当r增大时典例1　甲、乙两颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为8∶1，甲、乙的质量之比为2∶1，求：(1)地球对甲、乙的万有引力的大小之比F甲∶F乙；(2)甲、乙的向心加速度的大小之比a甲∶a乙；(3)甲、乙的运行周期之比T甲∶T乙；(4)甲、乙的运行速率之比v甲∶v乙.【思路点拨】　绕地球运行的卫星由受到的地球的万有引力提

8、供向心力.对甲乙两颗人造地球卫星分别列方程可以求出所求关系.【解析】　(1)根据公式F＝G可得＝＝.(2)根据牛顿第二定律a＝＝G，故＝＝.(3)根据开普勒第三定律＝，所以＝.(4)根据公式G＝m，v＝，所以v甲∶v乙＝1∶2.【答案】　(1)1∶32　(2)1∶64　(3)16∶1　(4)1∶2变式训练1－1　(多选)如图所示，23在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是(　　)A．太阳对各小行星的引力相同B．各小行星绕太阳运动的周期均大于

9、一年C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值解析：小行星的质量不等，太阳对各小行星的引力不同，A选项错误；小行星和地球一起绕太阳做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律＝k可知，小行星与太阳的距离大于地球与太阳的距离，则小行星绕太阳运动的周期大于一年，B选项正确；太阳对小行星的万有引力提供向心力，G＝ma，