人造卫星宇宙速度

1、五、人造卫星 宇宙速度二）、宇宙速度1、设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转。（1）教师：卫星绕地球运转的向心力由什么力提供？学生：由卫星所受地球的万有引力来提供。（2）据上述关系你能得到什么表达式？学生：（3）所以我们行到：在公式中，M为地球质量，G为引力恒量，r为卫星轨道半径。此式为卫星绕地球正常运转的线速度的表达式。2、讨论v与r之间的关系：学生：由于GM一定，r越小，线速度v越大，反之，r越大，v越小。CAI演示（新版人造卫星），加深学生印象。教师：由此我们得到：距地面越高的卫星运转速率越小，那么，是向高轨道发射困难，还是向低轨道发射卫星困难呢？学生：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要

2、困难，困为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功。3、对于靠近地面运行的卫星，求解它绕地球的速率。学生解答：对于靠近地面运行的卫星，可以空为此时的r近似等于地球的半径R，则：问：还有没有别的方法可以求解？（提示：在地面附近）（3）教师：两种方法的结果是一样的。这个速度就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。4、讨论：（1）第一宇宙速度是卫星绕地球的最大速度还是最小速度，为什么？（2）第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度还是最大速度？为什么？学生讨论后，教师总结：第一宇宙速度v=7.9km/s可理解成：一是发射卫星进入最低轨道所必须具有的最小速度

3、。二是卫星进入轨道正常运转的最大环绕速度，即所有卫星的环绕速度均小于v=7.9km/s。（因为v与根号R成反比）现在同学思考一个问题：刚才我们分析卫星绕地球运行时得到一个结论：卫星轨道离地球越远，其运动速度越小。现在我们又得到一个结论：卫星的发射速度越大，其运行轨道离地面越远。这两者是否矛盾呢？学生讨论后，教师总结：其实，它们并不矛盾，关键是我们要分清发射速度和运行速度是两个不同的速度：比如我们以10km/s的速度发射一颗卫星，由于发射速度大于7.9km/s，卫星不可能在地球表面飞行，将会远离地球表面。而卫星远离地球表面的过程中，其在垂直地面方向的运动，相当于竖直上抛运动，卫星速度将变小。当卫

4、星速度减小到7.9km/s时，由于此时卫星离地球的距离比刚才大，根据万有引力定律，此时受到的引力比刚才小，仍不能使卫星在此高度绕地球运动，卫星还会继续远离地球。卫星离地面更远了，速度也进一步减小，当速度减小到某一数值时，比如说5km/s时，卫星在这个位置受到的地球引力刚好满足卫星在这个轨道以这个速度运动所需向心力，卫星将在这个轨道上运动。而此时的运行速度小于第一宇宙速度。所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速度，是卫星地球运行的最大速度。过渡：如果卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s，那么此时卫星的运行轨道又如何呢？5、教师讲解，并用多媒体进行模拟：（教学光盘）(1)人造卫星进入地面

5、附近的轨道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运动的轨迹就不是圆形，而是椭圆。(2)当物体的速度等于或大于11.2km/s时, 物体就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，成为绕太阳运动的行星或飞到其他行星上去。这个速度叫做第二宇宙速度，也叫脱离速度。(3)达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力，如果使卫星的速度等于或者大于16.7km/s，它不仅能脱离地球的引力，而且还能脱离太阳系的引力束缚，飞到太阳系外这时所需要的最小发射速度叫做第三宇宙速度。6、我国在人造卫星技术方面在世界处于领先地位。去年，我国成功发射并回收了我国自行研制的第一颗载人宇宙飞船：神州五号。飞行员杨利伟成为

6、第一个飞入太空的中国人。下面我们来看看神州五号的发射过程：1.要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度是km/s。要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于_km/s，要使它飞行到太阳系以外的地方，它的速度必须等于或大于_km/s。2.关于第一宇宙速度，下面说法正确的是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近地点的速度3.在环绕地球运行的宇宙飞船的实验舱内，下面实验中可以正常进行的是A.用天平称物体的质量B.同弹簧秤称物体的重力C.上紧闹钟上的发条D.用体温表测宇航员的体温4.某人造卫星距地面的高度为h，地球半径为R，质量为M，地面重力加速度为g，万有引力恒量为G。（1）试分别用h、R、M、G表示卫星的周期T、线速度v和角速度。（2）试分别用h、R、g表示卫星的周期T、线速度v和角速度。通过本节课的学习，我们知道了：1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s2、第二宇宙速度（脱离速度）v2=11.2km/s3、第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7k