1、-1-4.人造卫星 宇宙速度-2-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 目标导航 定位方向 1.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.2.掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.3.了解人造卫星的相关知识及我国卫星发射的技术现状,激发学生的爱国热情.-3-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 知识梳理 构建体系 项目 内容要点 人造卫星(速度)(1)发射速度:将人造卫星送入预定轨道,卫星与最后一级火箭分离时的速度(2)绕行速度:卫星在轨道上绕地球做匀
2、速圆周运动所具有的速度 第一宇宙速度 使人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动,在地面上的最小发射速度,v1=7.9 km/s 第二宇宙速度 使卫星能够脱离地球的引力作用,而绕太阳做圆周运动,在地面上的最小发射速度,v2=11.2 km/s 第三宇宙速度 使卫星脱离太阳引力的束缚,而飞到太阳系以外的宇宙空间,在地面上的最小发射速度,v3=16.7 km/s -4-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 知识梳理 构建体系 项目 内容要点 区间速度(1)当发射速度为 7.9 km/sv11.2 km/s 时,卫星绕地球做椭圆运动,地
3、球位于椭圆的一个焦点上(2)当发射速度为 11.2 km/svv2v3v4分析:在椭圆上的切点 A 处有 v1v2,圆周和圆周比较有 v2v3,在椭圆上的切点 B 处有 v3v4.-13-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 重难聚焦 释疑解惑 探究一 探究二 探究三 探究四 (2)沿椭圆由 A 至 B,加速度逐渐变小.(3)瞬时变轨特点在 A 点,由圆周变至椭圆时,发动机向后瞬时喷气,速度变大.在 B 点,由椭圆变至圆周时,发动机向后瞬时喷气,速度变大.反之也有相应的规律.(4)周期有 TTT分析:圆周、有 T=2 r13GM
4、=2 r23GM,由几何关系知椭圆半长轴为r1+r22,由开普勒第三定律知椭圆轨道有=2 r1+r22 3GM,计算知介于、之间.-14-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 典例透析 思维突破【例1】若取地球的第一宇宙速度为8 km/s,某行星的质量是地球质量的6倍,半径是地球半径的1.5倍,则此行星的第一宇宙速度约为()A.16 km/sB.32 km/sC.4 km/sD.2 km/s 点拨:解答本题应把握以下三点:(1)明确第一宇宙速度的含义是近地卫星的环绕速度.(2)将卫星的运动看做匀速圆周运动,万有引力提供向心力.(3
5、)采用比例法求解.-15-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 典例透析 思维突破 解析:第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,对于近地卫星,其轨道半径近似等于星球半径,所受万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力,根据万有引力定律和牛顿第二定律得 2=2,解得v=.因为行星的质量M是地球质量 M 的 6 倍,半径 R是地球半径 R的 1.5 倍,则 =2,故v=2v=28 km/s=16 km/s,A 正确.答案:A -16-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 典例透析
6、思维突破 题后反思天体第一宇宙速度的计算方法 对于任何天体,计算其环绕速度时,都是根据万有引力提供向心力的思路,卫星的轨道半径等于天体的半径,由牛顿第二定律列式计算.(1)如果知道天体的质量和半径,由(2)如果不知道天体的质量和半径的具体大小,但知道该天体与地球的质量、半径的关系,可分别列出天体与地球的环绕速度的表达式,用比例法进行计算.v=可直接列式计算.-17-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 典例透析 思维突破【例2】右图是处在同一轨道平面上的三颗不同的人造地球卫星.关于各物理量的关系,下列说法正确的是()A.根据 v=
7、,可知 B FBFC C.角速度ABC D.向心加速度aAaBr1,所以v3v1,31.选项A错误,选项B正确.卫星在轨道1和轨道2上经过Q点时的加速度均为地球引力产生的加速度,故应相等.同理,卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度.选项C错误,选项D正确.答案:BD-22-4.人造卫星 宇宙速度 目标导航 定位方向 知识梳理 构建体系 重难聚焦 释疑解惑 典例透析思维突破 典例透析 思维突破 题后反思(1)在讨论有关卫星问题时,要明确向心力、轨道半径、线速度、角速度和周期的彼此关系.只要其中的一个量确定了,其他的量也就不变了,只要一个量发生了变化,其他的量也都随之变化.不管是定性的分析还是定量的计算,都要依据下列关系式加以讨论:2=2=2=422.(2)要区别运行速度和发射速度,不要从 v=出发误认为:“高度越大的卫星,运动速度越小,因而发射越容易.”
