2017-2018学年物理人教版必修2课件第6章万有引力与航天第5节

第5节宇宙航行[学考报告]知识内容宇宙航行考试要求必考加试c基本要求1.了解人造地球卫星的最初构想2．会分析人造地球卫星的受力和运动情况3．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度发展要求1.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题2．感受人类对客观世界不断探究的精神和情感说明1.不要求掌握人类进行宇宙航行的有关史实2．不要求掌握有关黑洞的知识3．不要求掌握气象卫星观测系统的工作原理4．不要求计算与引力势能有关的问题知识点一宇宙速度[基础梳理]宇宙速度数值意义第一宇宙速度________这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，若7.9km/s≤v<11.2km/s，物体绕___________运行(环绕速度)第二宇宙速度________这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若11.2km/s≤v<16.7km/s，物体绕___________运行第三宇宙速度________这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若v≥16.7km/s，物体将脱离太阳引力束缚在___________运行7.9km/s地球11.2km/s太阳16.7km/s宇宙空间说明：(1)关于第一宇宙速度有三种说法：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所必须达到的___________速度，是卫星的最大环绕速度，也是近地卫星的环绕速度。(2)若人造行星的发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s(如图1所示)，则卫星______________的轨迹为椭圆；若发射速度等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行；若人造卫星的发射速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，卫星绕___________的轨迹为椭圆，成为一颗人造行星；如果发射速度大于或等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到___________以外的空间。最小绕地球运动太阳运动太阳系【例1】

以下关于宇宙速度的说法中正确的是(

) A．卫星绕地球做圆轨道运行的速度都是第一宇宙速度

B．卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度是第二宇宙速度

C．第一宇宙速度是人造地球卫星做圆轨道运动的最大运行速度

D．地球上的物体无论以多大的速度发射都不可能脱离太阳的束缚[典例精析][即学即练]1．人造地球卫星：

(1)概念：如图2所示，当物体的___________足够大时，它将会围绕___________旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的人造卫星。知识点二人造地球卫星的运动特点[基础梳理]初速度地球 (2)运动规律：一般情况下可认为人造卫星绕地球做___________运动。

(3)向心力来源：人造地球卫星的向心力由_____________________提供。2．所有卫星的轨道平面均过___________。匀速圆周地球对它的万有引力地心小小小大【例2】

如图3所示，在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C，下列说法正确的是(

)[典例精析]2．(2016·9月金华十校联考)2012年9月我国采用一箭双星的方式发射了“北斗导航卫星系统”(BDS)。系统中的两颗圆轨道半径均为21332km的“北斗－M5”和“北斗－M6”卫星，其轨道如图4所示。两颗卫星的运动均可视为匀速圆周运动，下列说法正确的是(

)[即学即练]A．两颗卫星绕地球运行的向心加速度大小相等B．两颗卫星绕地球的运行速率均大于7.9km/sC．北斗－M5绕地球的运行周期大于地球的自转周期D．北斗－M6绕地球的运行速率大于北斗－M5的运行速率 1984年4月8日，我国成功地发射了一颗地球同步通讯卫星，8天后定位于东经125°的赤道上空。相对于地面静止的、跟地球自转同步的人造卫星叫作地球同步卫星，它的主要用途是通信，又称为通信卫星。同步卫星有以下几个特点。1．周期一定：它的运动周期等于地球自转的周期T＝24h。2．角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度。知识点三同步卫星[基础梳理]6．向心加速度大小一定：由于所有同步卫星到地心的距离相等，所以，它们绕地球运动的向心加速度大小都相等，a≈0.23m/s2。7．轨道一定

(1)因为同步卫星相对于地球静止，绕行方向与地球自转方向相同，只能在赤道的正上方。

(2)由于同步卫星的周期、角速度、线速度是确定的，故轨道半径也是确定的。 注意(1)所有同步卫星的周期T、轨道半径r、环绕速度v、角速度ω及向心加速度a的大小均相同。

(2)所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心圆，它们都在同一轨道上运动且都相对静止。【例3】

我国“中星11号”商业通信卫星是一颗同步卫星，它定点于东经98.2度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是(

) A．运行速度大于7.9km/s B．离地面高度一定，相对地面静止

C．绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小

D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等[典例精析]3．(2016·9月绍兴适应性考试)我国卫星移动通信系统首发星，被誉为中国版海事卫星的天通一号01星，在2016年8月6日在西昌卫星发射中心顺利升空并进入距离地球约三万六