湖北省黄石市高中物理 6.53 人造卫星、宇宙速度（二）教案 必修2

用心 爱心 专心 1 人造地球卫星人造地球卫星 宇宙速度宇宙速度 一一 教学目标教学目标 1 了解三个宇宙速度的含义 会推算第一宇宙速度 会计算不同轨道上的人造地球卫星的 速度和周期 2 感受人类在航天领域和宇宙开发方面所取得的巨大成就 3 通过查阅资料 了解我国航天事业的发展 培养爱国主义情操 二二 教学重点教学重点 推算第一宇宙速度 万有引力定律的应用 三三 教学难点教学难点 万有引力定律的应用方法 四四 教学过程教学过程 自主学习 一 人造地球卫星 1 牛顿对人造地球卫星原理的描绘 2 人造地球卫星绕地球运行的动力学原因 提供 所需的向心力 3 人造地球卫星在轨道上运行时不可能处于受力平衡状态 其加速度等于 二 宇宙速度 1 卫星的绕行速度 v 讨论 卫星与地心的距离 r 越大 则 v 且 v 与卫星的质量 关 2 三个宇宙速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 km s 推导 2 第二宇宙速度 脱离速度 v2 km s 3 第三宇宙速度 逃逸速度 v3 km s 3 地球同步卫星 周期 T h 高度 h m 线速度 v km s 典型例题 例 1 关于第一宇宙速度 下面说法中错误的是 AD A 它是人造地球卫星绕地飞行的最小速度 B 它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 C 它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D 从人造卫星环绕地球运转的速度 v 可知 把卫星发射到越远的地方越容易 rgR 2 0 例 2 1990 年 3 月 紫金山天文台将该台发现的 2752 号小行星命名为 吴健雄星 将其 看作球形 直径约为 32km 密度和地球密度相近 若在此小行星上发射一颗卫星环绕其表面 附近旋转 求此卫星的环绕速度 地球半径取 6400km 约 20m s 例 3 有两个人造地球卫星 都绕地球做匀速圆周运动 已知它们的轨道半径之比 r1 r2 4 1 求这两个卫星的 1 线速度之比 2 角速度之比 3 向心加速度之比 4 运动周期之比 1 2 1 8 1 16 8 1 例 4 关于我国发射的 亚洲一号 地球同步通讯卫星的说法 正确的是 D A 若其质量加倍 则轨道半径也要加倍 B 它在北京上空运行 故可用于我国的电视广播 C 它以第一宇宙速度运行 D 它运行的角速度与地球自转角速度相同 课堂练习 1 若人造地球卫星以地心为圆心做匀速圆周运动 下列说法中正确的是 A 半径越大 速度越小 周期越小 B 半径越大 速度越小 周期越大 C 所有卫星的线速度均是相同的 与半径无关 D 所有卫星的角速度都是相同的 与半径无关 2 同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星 A 它可以在地面上任一点的正上方 且离地心的距离可按需要选择不同的数值 B 它可以在地面上任一点的正上方 但离地心的距离是一定的 C 它只能在赤道的正上方 但离地心的距离可按需要选择不同的数值 D 它只能在赤道的正上方 且离地心的距离是一定的 3 两颗人造地球卫星 A 和 B 的质量之比 mA mB 1 2 轨道半径之比 rA rB 1 3 某一 时刻它们的连线通过地心 则此时它们的线速度之比 vA vB 向心加速度之比 aA aB 向心力之比 FA FB 4 地球和另一个天体的密度之比为 3 2 半径之比为 1 2 地球表面的重力加速度 g 9 8m s2 则这个天体表面的重力加速度是多少 在这个天体上发射卫星的环绕速度是多 少 课后练习 1 人造卫星以地心为圆心 做匀速圆周运动 它的速率 周期与它的轨道半径的关系是 A 半径越大 速率越大 周期越大 B 半径越大 速率越小 周期越小 C 半径越大 速率越小 周期越大 D 半径越大 速率越大 周期越小 2 关于第一宇宙速度 下面说法 它是人造卫星绕地球飞行的最小速度 它是发射人造卫 星进入近地圆轨道的最小速度 它是人造卫星绕地球飞行的最大速度 它是发射人造卫星 进入近地圆轨道的最大速度 以上说法中正确的有 A B C D 3 发射地球同步卫星时 先将卫星发射到近地圆轨道 1 然后点火 使其沿椭圆轨道 2 运行 最后再次点火 将卫星送入同步圆轨道 3 轨道 1 2 相切于Q点 轨道 2 3 相切于P点 如图所示 则当卫星 QP 3 2 1 分别在 1 2 3 轨道上正常运行时 下列说法中正确的是 A 卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道 1 上的速率 B 卫星在轨道 3 上的角速度小于在轨道 1 上的角速度 C 卫星在轨道 1 上经过Q点时的加速度大于它在轨道 2 上经过Q点时的加速度 D 卫星在轨道 2 上经过P点时的加速度等于它在轨道 3 上经过P点时的加速度 4 有关人造地球卫星的说法中正确的是 A 第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度 B 第一宇宙速度是近地圆轨道上人造卫星运行速度 C 第一宇宙速度是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D 卫星环绕地球的角速度与地球半径R成