高一物理《第三章第4节人造卫星宇宙速度》.ppt

理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第 4 节 知识点一 知识点二 考向二 第 三 章 考向一 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向三 返回 返回 返回 返回 1.人造地球卫卫星绕绕地球做匀速圆圆 周运动动的向心力是由地球对卫对卫 星的万有引力提供，其轨轨道的 圆圆心与地心重合。 2人造地球卫卫星在不同的轨轨道 上线线速度不同，第一宇宙速度v7.9 km/s是卫卫星绕绕 地球做圆圆周运动动的最大环绕环绕 速度。 3同步卫卫星的线线速度、角速度、周期、轨轨道、向心加 速度均是一定的。 返回 返回 自学教材 1卫卫星的发发射 地球对对周围围的物体有引力作用，因而抛出的物体要落 回地面。当物体速度足够够大时时，它将永远远不会落回到地面 上来，而是围绕围绕 地球运动动，成为为一颗颗人造地球卫卫星。它的 向心力是由地球对对它的 来充当的。 万有引力 返回 返回 重点诠释 1地球卫卫星的轨轨道 (1)卫卫星绕绕地球运动动的轨轨道可以是椭圆轨椭圆轨 道，也可以 是圆轨圆轨 道。 (2)卫卫星绕绕地球沿椭圆轨椭圆轨 道运行时时，地心是椭圆椭圆 的一 个焦点，其周期和半长轴长轴 的关系遵循开普勒第三定律。 (3)卫卫星绕绕地球沿圆轨圆轨 道运行时时，由于地球对卫对卫 星的 万有引力提供了卫卫星绕绕地球运动动的向心力，而万有引力 指向地心，所以，地心必须须是卫卫星圆轨圆轨 道的圆圆心。 返回 2三类类人造地球卫卫星轨轨道 (1)赤道轨轨道，卫卫星轨轨道在赤道所在 平面上，卫卫星始终处终处 于赤道上方。 (2)极地轨轨道，卫卫星轨轨道平面与赤道 平面垂直，卫卫星经过经过 两极上空。 (3)一般轨轨道，卫卫星轨轨道和赤道成一定角度。如图图 341所示。 图图341 返回 3卫卫星的种类类 卫卫星的种类类主要是按卫卫星有什么样样的功能来进进行 命名的。主要有侦侦察卫卫星、通信卫卫星、导导航卫卫星、气 象卫卫星、地球资资源勘测卫测卫 星、科学研究卫卫星、预预警卫卫 星和测测地卫卫星等。 4同步卫卫星 地球同步卫卫星是指在赤道平面内，以和地球自转转角 速度相同的角速度绕绕地球运动动的卫卫星，同步卫卫星又叫 通讯卫讯卫 星。同步卫卫星有以下几个特点： 返回 返回 返回 1下列关于地球同步卫卫星的说说法中正确的是 ( ) A为为避免通讯卫讯卫 星在轨轨道上相撞，应应使它们们运行在 不 同的轨轨道上 B通讯卫讯卫 星定点在地球赤道上空某处处，所有通讯卫讯卫 星 的周期都是24 h C不同国家发发射通讯卫讯卫 星的地点不同，这这些卫卫星的 轨轨 道不一定在同一平面上 D不同通讯卫讯卫 星运行的线线速度大小是相同的，加速度 的大小也是相同的 返回 返回 答案：BD 返回 1第一宇宙速度 使卫卫星能环绕环绕 地球运行所需的 发发射速度，其大 小为为v1 ，又称环绕环绕 速度。 2第二宇宙速度 使人造卫卫星脱离 的引力束缚缚，不再绕绕 运 行，从 表面发发射所需的最小速度，其大小为为v2 ，又称脱离速度。 7.9 km/s 地球地球 地球 11.2 km/s 最小 返回 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。 16.7 km/s 返回 重点诠释 返回 返回 3三种宇宙速度的对对比 以地球为为例，三种宇宙速度和相应轨应轨 道间间的关系如图图342所示。当卫卫星在 地面附近做圆圆周运动时动时 ，其运行速度即为为 第一宇宙速度7.9 km/s；当卫卫星到达地面附近时时，其速度介 于7.911.2 km/s之间间，则卫则卫 星沿椭圆轨椭圆轨 道绕绕地球运动动； 当卫卫星到达地面附近时时，其速度介于11.216.7 km/s之间间 ， 图图342 返回 则卫则卫 星沿椭圆轨椭圆轨 道飞飞离地球，成为绕为绕 太阳运动动的卫卫星 ；当卫卫星到达地面附近时时，其速度超过过16.7 km/s，则则 卫卫星能飞飞出太阳系成为为太阳系外的卫卫星。三种宇宙速 度是指卫卫星发发射的速度，而不是在轨轨道上的运行速度。 返回 2关于第一宇宙速度，下面说说法正确的是( ) A它是人造地球卫卫星绕绕地球飞飞行的最小速度 B它是人造地球卫卫星在近地圆圆形轨轨道上的运行速度 C它是能使卫卫星进进入近地圆圆形轨轨道的最小发发射速度 D它是卫卫星在椭圆轨椭圆轨 道上运行时时近地点的速度 解析：第一宇宙速度是发发射卫卫星的最小速度，也是环环 绕绕地球做圆圆周运动动的最大速度。离地越远远，速度越小 。卫卫星沿椭圆轨椭圆轨 道运行时时，在近地点做离心运动动，说说 明近地点的速度大于环绕环绕 速度。 答案：BC 返回 返回 返回 返回 答案 B 返回 借题发挥题发挥 对对于任何天体，计计算其近地卫卫星环绕环绕 速度时时，都是 根据万有引力提供向心力的思路，近地卫卫星的轨轨道半径 等于中心天体的半径，由牛顿顿第二定律列式计计算。 (1)如果知道天体的质质量和半径，可直接列式计计算。 (2)如果不知道天体的质质量和半径的具体大小，但知 道该该天体与地球的质质量、半径关系，可分别别列出天体与 地球近地卫卫星环绕环绕 速度的表达式，用比例法进进行计计算。 返回 返回 答案：C 返回 例2 高度不同的三颗颗人造卫卫星，某一瞬间间的位 置恰好与地心在同一条直线线上，如图图343所示，则则 此时时它们们的线线速度大小、角速度大小、周期和向心加速 度的大小比较为较为( ) A123 Bv1v2v3 CT1T2T3 Da1a2a3 图343 返回 答案 B 返回 返回 2火星有两颗卫颗卫 星，分别别是火卫卫一和火卫卫二，它们们的 轨轨 道近似为圆为圆 ，已知火卫卫一的周期为为7小时时39分，火卫卫 二的周期为为30小时时18分，则则两颗卫颗卫 星相比( ) A火卫卫一距火星表面较较近 B火卫卫二的角速度较较大 C火卫卫一的运行速度较较大 D火卫卫二的向心加速度较较大 返回 返回 答案：AC 返回 例3 发发射地球同步卫卫星时时，先将卫卫 星发发射至近地圆轨圆轨 道1，然后点火，使其沿 椭圆轨椭圆轨 道2运行，最后再次点火，将卫卫星送 入同步圆轨圆轨 道3。轨轨道1、2相切于Q点，轨轨 道2、3相切于P点，如图图344所示。当卫卫星分别别在1、 2、3轨轨道上正常运行时时，以下说说法正确的是( ) 图图344 返回 A卫卫星在轨轨道3上的速率大于在轨轨道1上的速率 B卫卫星在轨轨道3上的角速度小于在轨轨道1上的角速度 C卫卫星在轨轨道1上经过经过 Q点时时的加速度大小大于它在轨轨 道2上经过经过 Q点时时的加速度大小 D卫卫星在轨轨道2上经过经过 P点时时的加速度大小等于它在轨轨 道3上经过经过 P点时时的加速度大小 思路点拨拨 解答本题时应题时应 注意以下两点： (1)卫卫星在不同圆圆形轨轨道上的速率、角速度与轨轨道半径有 关。 (2)卫卫星受到的万有引力为卫为卫 星的合外力，产产生卫卫星的加 速度。 返回 答案 BD 返回 借题发挥题发