第三章人造卫星宇宙速度学案

1、人造卫星 宇宙速度学案一、【问题导学】1、第一、第二、第三宇宙速度分别是什么？有何意义？2、卫星速度与轨道半径的关系是什么？3、地球同步卫星有何特点？二、【自学提纲】1 宇宙速度 （1）第一宇宙速度数值：_km/s。意义：是地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星在近地轨道上运动时的速度。第一宇宙速度的另一种推导方法：当卫星在地球表面附近运动时，由，得。（2）第二宇宙速度数值：_km/s。意义：物体脱离地球引力束缚所必需的最小发射速度。也叫：脱离速度。（3）第三宇宙速度数值：_km/s。意义：物体脱离太阳引力的束缚，跑到太阳系以外的空间，所需的最小发射速度。也叫逃逸速度2卫星运行速度与轨道半径的关

2、系：根据卫星速度计算公式，可以知道：地球的质量和引力常量是不变的，所以线速度决定于它的轨道半径：轨道半径越大，它的线速度_，轨道半径越小，它的线速度_。3.地球同步卫星同步卫星是指在_平面内与地球自转_的人造卫星，即它绕地心旋转的角速度和地球自转的角速度_，运转周期与地球自转的周期_，都约为24小时。 因此，从地面上看去，与地球同步，好像静止在天上不动一样。所以这种卫星又称为“静止卫星”。同步卫星除角速度，周期一定，轨道，环绕速度大小，向心加速度大小也_。三、【基础检测】1、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率可能是（ ）A.一定等于7.9km/s B .等于或小于7.9km/sC.一定大于7

3、.9km/s D.介于7.9km/s11.2km/s2、若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球的1.5倍，则此行星的第一宇宙速度约为：A、16 km/sB、32 km/sC、4km/sD、2km/s四、【方法探究】例1. 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，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，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ）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

4、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点时的加速度解析：本题主要考查人造地球卫星的运动，尤其是考查了同步卫星的发射过程，对考生理解物理模型有很高的要求。由因为，所以由因为，所以卫星在轨道1上经过Q点时的加速度为地球引力产生的加速度，而在轨道2上经过Q点时，也只有地球引力产生加速度，故应相等。同理，卫星在轨道2上经P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。答案：BD点拨：（1）在讨论有关卫星的题目时，关键要明确：向心力、轨道半径、线速度、角速度和周期彼此影响、互相联系，只要其中的一个量确定了，其他的量也就不变

5、了，只要一个量发生了变化，其他的量也都随之变化，不管是定性的分析还是定量的计算，都要依据下列关系式加以讨论：（2）要区别线速度和发射速度，不要从出发误认为：“高度越大的卫星，运动速度越小，因而发射越容易”。针对训练1：宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上空间站，可以采取的方法是（ ）A、飞船加速直到追上空间站，完成对接B、飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接C、飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接D、无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接例2. 如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b的质量相等且小

6、于c的质量，则（ ）A、b所需向心力最小B、b、c的周期相同且大于a的周期C、b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D、b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度解析：因卫星运动的向心力就是它们所受到的万有引力，而b所受的引力最小，故A项对；由即卫星的向心加速度与轨道半径的平方成反比，所以b、c的向心加速度大小相等且小于a的向心加速度，故C项错；由得即人造地球卫星运行的周期与其轨道半径三次方的平方根成正比，所以b、c的周期相等且大于a的周期，B项对；由即地球卫星的线速度与其轨道半径的平方根成反比，所以b、c的线速度大小相等且小于a的线速度，D项对。答案：ABD针对训练2：有两颗人造卫星

7、，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1r241，求这颗卫星的：线速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。五、【巩固练习】1、人造卫星在太空运行中，天线偶然折断，天线将 （ ）A.继续和卫星一起沿轨道运行B.做平抛运动，落向地球C.由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动，远离地球D.做自由落体运动，落向地球2、人造卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，关于其各物理量间的关系，下面说法正确的是（ ）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、所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关3、关于第一宇宙速度，下列说法中错误

8、的是（ ）A、它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B、它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度C、它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D、它是卫星在椭圆轨道上运行到近地点的速度4、人造地球卫星中的物体处于完全失重状态，是指物体（ ）A、不受地球引力的作用B、受到的合力为零C、对支持它的物体没有压力D、地球的吸引力和向心力平衡5、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，要使卫星周期变成2T，可能的办法是（ ）A、R不变，使线速度变为v/2B、v不变，使轨道半径变为2RC、轨道半径变为D、速度、轨道半径都加倍*6、宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为。若抛出时的初速增大到倍，则抛出点与落地点之间的距离为。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为，万有引力常数为G。求该星球的质量M。六、【学后反思】参考答案基础检测1、B 2、A针对训练1：B针对训练2：巩固练习1、A 2、B 3、AD 4、C 5、C 6、设抛出点