第3章 4.人造卫星　宇宙速度

1、.4.人造卫星宇宙速度学 习 目 标知 识 脉 络1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度重点2理解人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系3知道同步卫星的特点难点4理解人造卫星的相关知识及我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情.人 造 卫 星 与 宇 宙 速 度1人造卫星卫星是太空中绕行星运动的物体将第一颗人造卫星送入围绕地球运行轨道的国家是前苏联2宇宙速度数值意义第一宇宙速度7.9km/s卫星在地球外表附近绕地球做匀速圆周运动的速度第二宇宙速度11.2km/s使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度第三宇宙速度16.7km/s使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度1第一宇宙速

2、度是能使卫星绕地球运行的最小发射速度2第一宇宙速度是人造卫星绕地球运行的最小速度×3第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度×假设要发射火星探测器，试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射？【提示】火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/sv16.7 km/s.发射卫星，要有足够大的速度才行，请考虑：图3­4­1讨论1：不同星球的第一宇宙速度是否一样？第一宇宙速度的决定因素是什么？【提示】不同，根据Gm，v，第一宇宙速度决定于星球的质量和半径讨论2：把

3、卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？【提示】轨道越高，需要的发射速度越大1解决天体运动问题的根本思路：一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立根本关系式：Gma，式中a是向心加速度2常用的关系式1Gmm2rmr，万有引力全部用来提供行星或卫星做圆周运动的向心力2mgG即gR2GM，物体在天体外表时受到的引力等于物体的重力该公式通常被称为黄金代换式3四个重要结论：设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动1由m得v，r越大，天体的v越小2由Gm2r得，r越大，天体的越小3由Gm2r得T2，r越大

4、，天体的T越大4由Gman得an，r越大，天体的an越小以上结论可总结为“一定四定，越远越慢4地球同步卫星及特点：地球同步卫星及特点：1概念：相对于地面静止且与地球自转具有一样周期的卫星，叫作地球同步卫星2特点：确定的转动方向：和地球自转方向一致；确定的周期：和地球自转周期一样，即T24 h；确定的角速度：等于地球自转的角速度；确定的轨道平面：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合；确定的高度：离地面高度固定不变3.6×104 km；确定的环绕速率：线速度大小一定3.1×103 m/s1下面关于同步通信卫星的说法中不正确的选项是A各国发射的地球同步卫星

5、的高度和速率都是相等的B同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步C我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小【解析】同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角速度一样，由 和hrR知卫星高度确定由vr知速率也确定，A正确，B错误；由T2 知第一颗人造地球卫星高度比同步通信卫星的低，C正确；由v 知同步通信卫星比第一颗人造地球卫星速率小，D正确应选B.【答案】B2关于第一宇宙速度，以下说法中正确的

6、选项是 【导学号：22852074】A第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最小速度B第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最大速度C第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度D不同行星的第一宇宙速度都是一样的【解析】第一宇宙速度的大小等于靠近地面附近飞行的卫星绕地球公转的线速度卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，由Gm可得v.可见卫星的高度越高，那么公转的线速度越小，所以靠近地球外表飞行的卫星h的值可忽略的线速度最大，应选项B正确；地球同步卫星在地球的高空运行，所以它的线速度小于第一宇宙速度，所以选项C错误；行星的质量和半径不同，使得行星的第一宇宙速度的值也不一样，所以选项D错误【答案

7、】B3.如图3­4­2，假设两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的间隔 分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，那么 【导学号：22852075】图3­4­2A. B. C.2D.2【解析】对人造卫星，根据万有引力提供向心力m，可得v .所以对于a、b两颗人造卫星有 ，应选项A正确【答案】A4探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，那么变轨后与变轨前相比A轨道半径变小B向心加速度变小C线速度变小 D角速度变小【解析】探测器做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，那么：Gmr，整理得T2，可知周期T较小

8、的轨道，其半径r也小，A正确；由Gmanmm2r，整理得：anG，v，可知半径变小，向心加速度变大，线速度变大，角速度变大，故B、C、D错误【答案】A5如图3­4­3所示，甲、乙两颗卫星以一样的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动以下说法正确的选项是图3­4­3A甲的向心加速度比乙的小B甲的运行周期比乙的小C甲的角速度比乙的大D甲的线速度比乙的大【解析】根据Gma得a.故甲卫星的向心加速度小，选项A正确；根据Gm2r，得T2，故甲的运行周期大，选项B错误；根据Gm2r，得，故甲运行的角速度小，选项C错误；根据G，得v，故甲运行的线速度小，选项D错误【答案】A6研究说明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，将来人类发射的地球同步卫星与如今的相比A距地面的高度变大B向心加速度变大C线速度变大 D角速度变大【解析】地球的自转周期变大，那么地球同步卫星的公转周期变大由mRh，得hR，T变大，h变大，A正确由ma，得a，r增大，a减小，B错误由，得v，r增大，v减小，C错误由可知，角速度减小，D错误【答案】A天体运动问题解答技巧1比较围绕同一个中心天体做匀速圆周运动的行星或卫星的v、