高中物理 第3章 万有引力定律 4 人造卫星　宇宙速度教师用书 教科版必修.doc

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1、4．人造卫星　宇宙速度学习目标知识脉络1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．2．理解掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．3．了解人造卫星的相关知识及我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情.人造卫星与宇宙速度[先填空]1．人造卫星卫星是太空中绕行星运动的物体．将第一颗人造卫星送入围绕地球运行轨道的国家是前苏联．2．宇宙速度(1)第一宇宙速度v1①大小：v1＝7．9_km/s.②意义：从地球表面发射的人造地球卫星，使它能围绕地球运行所需的最小发射速度．(2)第二宇宙速度v2①大小：v2＝11．2_km/s.②意义

2、：如果要使人造卫星脱离地球的引力，不再绕地球运行，从地面发射所需的最小发射速度．③在地面发射能够绕地球运行的人造卫星，发射速度v应满足7．9_km/s≤v<11．2_km/s.(3)第三宇宙速度v3①大小：v3＝16．7_km/s.②意义：使人造卫星脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地面发射所需的最小发射速度．[再判断]1．第一宇宙速度是能使卫星绕地球运行的最小发射速度．(√)2．第一宇宙速度是人造卫星绕地球运行的最小速度．(×)3．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度．(×)[后思考]若要发射火星探测器，试问这个探测器应大约

3、以多大的速度从地球上发射？【提示】　火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2km/s＜v＜16.7km/s.[合作探讨]2014年3月31日“长征二号丙”运载卫星发射“实践十一号06星”成功；2014年8月9日，“长征四号丙”发射“遥感卫星二十号”成功(如图341所示)．若两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动，请思考：图341探讨1：卫星定轨高度越高，速度越大还是越小？【提示】　卫星轨道越高，速度越小．探讨2：如何比较两颗卫星的周期大小和角速度大小？【提示】

4、　卫星的轨道半径越大，周期越大，角速度越小．[核心点击]1．解决天体运动问题的基本思路：一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立基本关系式：G＝ma，式中a是向心加速度．2．常用的关系式：(1)G＝m＝mω2r＝mr，万有引力全部用来提供行星或卫星做圆周运动的向心力．(2)mg＝G即gR2＝GM，物体在天体表面时受到的引力等于物体的重力．该公式通常被称为黄金代换式．3．四个重要结论：设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动．(1)由＝m得v＝，r

5、越大，天体的v越小．(2)由G＝mω2r得ω＝，r越大，天体的ω越小．(3)由G＝m2r得T＝2π，r越大，天体的T越大．(4)由G＝man得an＝，r越大，天体的an越小．以上结论可总结为“一定四定，越远越慢”．4．地球同步卫星及特点：同步卫星就是与地球同步运转，相对地球静止的卫星，因此可用来作为通讯卫星．同步卫星有以下几个特点：(1)周期一定：同步卫星在赤道正上方相对地球静止，它绕地球的运动与地球自转同步，它的运动周期就等于地球自转的周期，T＝24h.(2)角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度．(3)轨道一定

6、．①因提供向心力的万有引力指向圆心，所有同步卫星的轨道必在赤道平面内．②由于所有同步卫星的周期相同，由r＝知，所有同步卫星的轨道半径都相同，即在同一轨道上运动，其确定的高度约为3.6×104km.(4)运行速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，都是3.08km/s，运行方向与地球自转方向相同．1．下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是(　　)A．各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的B．同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步C．我国发射第一颗人造

7、地球卫星的周期是114min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小【解析】　同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角速度相同，由ω＝和h＝r－R知卫星高度确定．由v＝ωr知速率也确定，A正确，B错误；由T＝2π知第一颗人造地球卫星高度比同步通信卫星的低，C正确；由v＝知同步通信卫星比第一颗人造地球卫星速率小，D正确．故选B.【答案】　B2．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是(　　)【导学号：】A．第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的

8、最小速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最大速度C．第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度D．不同行星的第一宇宙速度都是相同的【解析】　第一宇宙速度的大小等于靠近地面附近飞行的卫星绕地球公转的线速度．卫星做圆周