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1、南溪一中 粟小红 2016年3月26日,必修2 第三章第四节人造卫星 宇宙速度,课标定位,应用：1.结合圆周运动知识求解天体运动的相关物理量 2同步卫星的特点及其应用 理解：1.人造卫星的发射原理及宇宙速度推导 2人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系 认识：1.人造卫星的有关知识及其运动规律 2三个宇宙速度的含义,课前自主学案,一、人造卫星 1卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体 2人造卫星用于通信、导航、收集气象数据和其他许多领域内的科学研究,二、宇宙速度 1第一宇宙速度：使卫星能环绕地球运行所需的_发射速度，其大小为v1_，又称环绕速度 2第二宇宙速度：使人造卫星脱离
2、_的引力束缚，不再绕_运行，从_表面发射所需的最小速度，其大小为v2_，又称脱离速度 3第三宇宙速度：使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v3_，也叫逃逸速度,最小,7.9 km/s,地球,地球,地球,11.2 km/s,16.7 km/s,思考感悟 如果要发射一个火星探测器，试问这个探测器将大体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和第三宇宙速度之间，即11.2 km/sv 16.7 km/s.,核心要点突破,特别提醒：(1)第一宇宙速度是最大运行速度，也是最小发射速
3、度 (2)三个宇宙速度分别为在三种不同情况下在地面附近的最小发射速度,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.关于第一宇宙速度，下列说法正确的是( ) A它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D它是卫星在椭圆轨道上运行时在远地点的速度 解析：选BC.如果卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度等于第一宇宙速度，那么它将做匀速圆周运动，不会做椭圆运动,二、人造地球卫星 1.,图341,人造卫星的轨道 卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引力充当向心力，地球对卫星的万有引力指向地心而做匀速圆周运动的物体的向心力
4、则时刻指向它做圆周运动的圆心因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道，只要圆心在地心，就可能是卫星绕地球运行的圆轨道如图341所示,特别提醒：(1)在处理卫星的v、T与半径r的关系问题时，常用公式“gR2GM ”来替换出地球的质量M会使问题解决起来更方便 (2)由于卫星在轨道上运动时，它受到的万有引力全部提供了向心力，产生了向心加速度，因此卫星及卫星上任何物体都处于完全失重状态,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2.我们国家在1986年成功发射了一颗实用地球同步卫
5、星，从1999年至今已几次将“神舟”号宇宙飞船送入太空在某次实验中，飞船在空中飞行了36 h，环绕地球24圈那么，同步卫星与飞船在轨道上正常运转相比较( ) A卫星运转周期比飞船大 B卫星运转速率比飞船大 C卫星运转加速度比飞船大 D卫星离地高度比飞船大 解析：选AD.根据飞船36 h，环绕地球24圈，可知飞船的周期小于同步卫星的周期，根据万有引力提供向心力，可知A、D正确,三、地球同步卫星 1概念：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，又叫通信卫星 2特点 (1)同步卫星的运行方向与地球自转方向一致 (2)同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T24 h. (3)同步卫
6、星的运行角速度等于地球自转的角速度 (4)同步卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，又由于向心力是万有引力提供的，万有引力必须在轨道平面上，所以同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方,特别提醒：(1)所有同步卫星的周期T、轨道半径r、环绕速度v、角速度及向心加速度a的大小均相同. (2)所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心圆，它们都在同一轨道上运动且都相对静止,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 3.关于地球的同步卫星下列说法正确的是( ) A所有地球的同步卫星一定位于赤道的正上方，但不一定在同一个圆周上 B所有地球的同步卫星离地面的高度相同，但不一定位于赤道的正上
7、方 C所有地球的同步卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期一定相等 D所有地球的同步卫星的向心加速度大小相等,解析：选D.所有同步卫星都位于地球赤道的正上方的同一个圆周轨道上，显然选项A、B是不对的又因向心加速度、线速度为矢量，尽管所有的同步卫星的向心加速度的大小、线速度的大小、角速度和周期都相等，但是向心加速度和线速度的方向不相同，因此选项C也不对，只有选项D正确,课堂互动讲练,某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求该星球上的第一宇宙速度 【思路点拨】 第一宇宙速度是环绕星球表面运行的速度，即对应的轨道半径为该星球的半径，且重力就等于星球
8、对其的万有引力,变式训练1 若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为( ) A16 km/s B32 km/s C4 km/s D2 km/s,图342,【思路点拨】 在人造卫星运动过程中，万有引力提供了所需的向心力，由此根据牛顿定律列出方程来判断,【答案】 C,变式训练2 (2011年高考山东理综卷)甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道以下判断正确的是( ) A甲的周期大于乙的周期 B乙的速度大于第一宇宙速度 C甲的加速度小于乙的加速度 D甲在运行时能经过北极的正上方,【答案】 BC,
