高中物理必修2宇宙航行【省一等奖】

5.宇宙航行强化练习人造卫星宇宙速度应用拓展第五节宇宙航行问题1

.在地面上抛出的物体为什么要落回地面？结论1.在地面上抛出的物体，由于受到地球引力的作用，所以最终要落回地面。2.月球也要受到地球引力的作用，为什么月球不会落到地面上来？2.月球绕地球沿近似圆轨道运动，月球受到的地球引力用来提供绕地运转的向心力，故月球不会落到地球上。3.若抛出物体的水平速度足够大，物体将会怎样？3.若抛出速度足够大，物体飞行的距离也很大，由于地是一个圆球体，故物体不会再落回地面，由于此时物体已具有速度，且地球对它的引力提供绕地运行的向心力，所以物体将要绕地运行。一、人造卫星牛顿设想卫星发射原理1.如果在地面上抛出一个物体时速度足够大，那么它将不再落回地面，而成为一个绕地球运转的卫星。2.发射速度越大，人造卫星的运转轨道越大，即离地面越远。二、宇宙速度1.卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？1.动力学方程：F引=F心答案2.人造卫星绕地球运转时速度究竟有多大呢？2.由于卫星运动所需的向心力由万有引力提供，所以可见：卫星轨道半径越大即离地心越远，它的运行速度越小。对于靠近地面运行的卫星，即近地卫星(方法1）可认为轨道半径近似等于地球半径R则(k=6400km,m=6×1024kg)=7.9km/sV=7.9km/s既是人造卫星最小的发射速度，又是人造卫星最大的环绕速度（运行速度）（方法2）近地卫星，万有引力近似等于它所受的重力，即重力提供向心力，则：第一宇宙速度（环绕速度）：

是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，是人造卫星的最小发射速度，最大环绕速度。

V=7.9km/s对第一宇宙速度的理解：

卫星绕地球运行的轨道最低时为近地卫星，此时卫星的轨道半径近似等于地球半径R，由速度公式可知，此时卫星运行速度最大，所以又叫最大环绕速度。

发射卫星时，发射的轨道越高，需克服地球引力做功越多，所以发射近地卫星时，克服地球引力做功最少，所需的发射速度也就最小，所以第一宇宙速度又叫最小发射速度。第二宇宙速度（脱离速度）：

在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运行的人造卫星或飞到其他行星上去所必须具有的最小发射速度。

v=11.2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）：

在地面上发射物体，使之最后能脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所必须具有的最小速度。

v=16.7km/s应用拓展：1、要发射一颗相对地球静止的卫星，即卫星的运转周期与地球自转周期相同，那么这颗卫星发射到离地面多高处？（M地=6.0×1024kg,R地=6.4×106m)解：设卫星地面高度为h，则地球对它的万有引力提供向心力，即：拓展：这种运行时相对地球静止的卫星叫同步卫星。F1F2F问题1同步卫星的运行速度多大？问题2同步卫星的运行轨道应定位于哪个平面内，能不能任意定位？假设卫星在轨道B上，跟着地球的自转同步做匀速圆周运动，F1=F向，F2将使卫星轨道靠向赤道。动画同步卫星的特点：定周期：运动周期等于地球的自转周期24h。定轨道：运行平面在赤道平面内。定高度：离地面的高度一定h=3.6×107m定速率：运行速率一定3.1km/s定点：在赤道某点上方相对静止深入探讨：上面定轨道有何特点（提示轨道圆圆心与地球球心重合）即人造卫星的轨道必须必须稳定，这就要求F1=F向不同轨道卫星：极地轨道卫星★赤道轨道卫星★一般轨道卫星★共性：轨道圆圆心与地球重心重合练习1.(2000春季）可以发射一颗这样的卫星，使其圆轨道（）A.与地球表面上某一纬度线（非赤道）是共面同心圆B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤