物理（教科版必修2）课件第3章第4节人造卫星宇宙速度

第三章万有引力定律第4节人造卫星宇宙速度学习目标重点难点1．了解人造卫星的相关知识．2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．3．理解掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．1．人造卫星的线速度、角速度、周期与半径的关系是本节的重点也是难点．2．第一宇宙速度的理解是本节的又一难点．一、人造卫星1．我们知道，地球对周围的一切物体都有引力的作用，因此我们抛出的物体会落回地面，在地面抛出一个物体，抛出的速度越大，落地点与抛出点的水平距离越大．(1)地球可以近似看成个球体，如图所示，如果抛出的速度很大，地面还能看成水平面吗？提示：不能(2)如果不断增大抛出的速度，可能会出现什么现象？牛顿说过“没有大胆的猜测就没有伟大的发现”，在已有事实的基础上，合理外推，科学假设，是认知未知事物的一种科学方法．那么在由以上事实基础，你能作出怎样的猜想呢？提示：从地球上的山峰上将物体水平抛出，速度越大，落地点就越远．如果没有空气阻力，抛出的速度足够大，物体就不再落向地面，它将绕地球运动成为一颗人造卫星．2．在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动，若轨迹为圆，请思考：(1)这些卫星的轨道平面有什么特点？提示：因卫星绕地球运行时万有引力提供向心力，万有引力指向地心，所以地心是卫星圆轨道的圆心．(2)这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢？二、宇宙速度1．人造卫星的发射速度和运行速度．(1)发射速度：指卫星在__________离开发射装置的速度．(2)运行速度：指卫星进入运行轨道绕地球做__________运动的速度．地面附近匀速圆周2．宇宙速度数值意义第一宇宙速度____km/s(1)卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的______速度(2)使卫星绕地球做匀速圆周运动的_____地面发射速度第二宇宙速度____km/s使卫星挣脱_____引力束缚的_____地面发射速度第三宇宙速度____km/s使卫星挣脱_____引力束缚的_____地面发射速度7.9最大最小11.2地球最小16.7太阳最小3．思考：发射卫星，要有足够大的速度才行．(1)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？提示：不同．由星球的质量和半径决定．(2)把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：卫星发射得越高，它离开地球时克服引力消耗的能量越多，发射速度就越大．1．如果卫星绕地球做匀速圆周运动的话，什么力提供物体做圆周运动所需的向心力？提示：万有引力探究一人造卫星的运行规律

1．(浙江卷)如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带．假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动．下列说法正确的是(

)A．太阳对各小行星的引力相同B．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C．小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D．小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值1．如何推导第一宇宙速度？2．怎样理解第一宇宙速度的意义？提示：第一宇宙速度是最大环绕速度，也是发射卫星的最小速度．探究二宇宙速度

2．关于地球的第一宇宙速度，下列说法正确的是(

)A．第一宇宙速度又叫环绕速度B．第一宇宙速度又叫脱离速度C．第一宇宙速度跟地球的质量无关D．第一宇宙速度跟地球的半径无关卫星种类主要有侦察卫星、通讯卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星等，不同种类的卫星轨道半径不同．同步卫星是相对于地面静止的、和地球自转具有相同的周期的卫星．(1)根据同步卫星的特点，判断同步卫星的轨道平面的特点？提示：由于同步卫星相对于地面静止，且轨道的中心在地心，故同步卫星应在赤道的正上方，其轨道平面与赤道平面重合．探究三同步卫星

(2)不同国家发射的同步卫星离地面高度是否相同？【题后总结】同步卫星的四大特点对于同步卫星有“四定”：(1)定轨道——所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道正上方；(2)定周期——与地球的自转周期相同，为24h；(3)定速度——运行速度均为3.1×103m/s，比第一宇宙速度小；(4)定高度——所有同步卫星的轨道距地面的高度相同，离地高度均为3.6×104km．一、人造卫星1．人造地球卫星的轨道：人造地球卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．(1)椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上．(2)圆轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动．2．人造地球卫星的向心加速度an、线速度v、角速度ω、周期T跟轨道半径r的关系人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力(地球质量为M，卫星质量为m)二、宇宙速度宇宙速度是在地球上满足不同要求的发射速度，不能理解成卫星的运行速度．1．第一宇宙速度：指人造卫星近地环绕速度，它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，是人造地球卫星的最小发射速度，其大小为v＝7.9km/s．2．第二宇宙速度：在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人造行星或飞到其他行星上去所