教科版物理必修2 第三章 第4节 人造卫星 宇宙速度1 人造卫星发射（讲义）

1、.高中物理人造卫星发射一、考点打破：知识点考纲要求题型说明人造卫星的发射及运行参量与半径的关系1. 掌握人造卫星的力学及运动特点。2. 纯熟掌握人造卫星的运行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系。3. 理解卫星的发射速度。选择题、计算题属于高频考点，突出了对卫星的发射、运行、回收等多方面的考察，人造卫星问题中的超重失重问题，人造卫星与地理知识与现代科技知识的综合问题也是近几年的高考热点二、重难点提示：重点：1. 掌握人造卫星的力学及运动特点。2. 纯熟掌握人造卫星的运行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系。难点：对卫星的发射速度的理解。一、人造地球卫星这里特指绕地球做匀速圆周运动的

2、人造卫星，实际上大多数卫星轨道是椭圆，而中学阶段对做椭圆运动的卫星一般不作定量分析。1. 卫星的轨道平面：由于地球卫星做圆周运动的向心力是由万有引力提供的，所以卫星的轨道平面一定过地球球心，地球球心一定在卫星的轨道平面内。2. 原理：由于卫星绕地球做匀速圆周运动，所以地球对卫星的引力充当卫星所需的向心力，于是有。 3. 人造卫星的运行速度、角速度、周期与半径的关系根据万有引力提供向心力，那么有1由，得，即人造卫星的运行速度与轨道半径的平方根成反比，所以半径越大即卫星离地面越高，线速度越小。2由，得，即，故半径越大，角速度越小。3由，得，即，所以半径越大，周期越长。【重要提示】1. 发射人造地球

3、卫星的最小周期约为85分钟。2. 卫星的速度是相对于地心的，而非相对于地面。3. 卫星的轨道半径指卫星到地心的间隔 。4. 卫星有极地位星轨道经过两极、同步卫星在赤道正上方相对地面静止和近地卫星。5. 卫星的运行速度、角速度、周期、向心加速度都只与半径有关，半径定，那么上述物理量定。二、卫星的发射 如下图： 在地面高位h处程度抛出一物体不计阻力，随着速度的增大落点越远，引力大于所需要的向心力，随着速度的继续增大，当引力等于所需要的向心力时，物体做匀速圆周运动，这就成了一颗卫星。1. 发射速度：使卫星围绕地球做圆周运动的最小发射速度。2. 环绕速度：绕地球做圆周运动的卫星的线速度，当半径最小时环

4、绕速度最大等于最小发射速度。此时认为卫星的轨道半径等于地球的半径【规律总结】根据可知，卫星越高，半径越大，卫星的运行速度环绕速度就越小，但所需发射速度越大。三、人造卫星的超重与失重1. 人造卫星在发射升空时，有一段加速运动；在返回地面时，有一段减速运动，这两个过程加速度方向均向上，因此都是超重状态。2. 人造卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引力提供向心力，所以处于完全失重状态，在这种情况下但凡与重力有关的力学现象都会停顿发生。因此，在卫星上的仪器，但凡制造原理与重力有关的均不能使用，同理，与重力有关的实验也将无法进展。例题1 天津一个人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假设该卫星变轨后仍做匀速圆周

5、运动，速度减小为原来的1/2，不考虑卫星质量的变化，那么变轨前后卫星的 A. 向心加速度大小之比为4：1B. 角速度大小之比为2：1C. 周期之比为1：8D. 轨道半径之比为1：2思路分析：卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，假如卫星的速度减为原来的，由可知，轨道半径变为原来的4倍，D项错误；由可知，向心加速度变为原来的，A项错误；由可知，角速度为原来的，B项错误；由可知，周期为原来的8倍，C项正确。答案：C例题2 随着我国登月方案的施行，我国宇航员登上月球已不是梦想。假设我国宇航员登上月球并在月球外表附近以初速度v0竖直向上抛出一个小球，经时间t后回到出发点。月球的半径为R，万有引

6、力常量为G，那么以下说法正确的选项是A. 月球外表的重力加速度为B. 月球的质量为C. 宇航员在月球外表获得的速度就可能分开月球外表围绕月球做圆周运动D. 宇航员在月球外表附近绕月球做匀速圆周运动的绕行周期为思路分析：根据竖直上抛运动可得t，g，A项错误；由可得：M，v，T2，故B项正确，C、D项错误。 答案：B【易错警示】1卫星的a、v、T是互相联络的，假如一个量发生变化，其他量也随之发生变化；这些量与卫星的质量无关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定。2当r一定时，v与成正比。 当一定时，v与r成正比。当v一定时，与r成反比。这些比例关系不再成立。总分值训练：A. B两颗地球卫星绕地球做圆周运动，运转的周期之比为，那么 A. 轨道半径之比为8：1B. 线速度之比为C. 向心加速度之比为D. 质量之比为思路分析