2018-2019学年高中物理粤教版必修二课件：第三章 万有引力定律及其应用 第三节
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答案
重点探究
一、火箭与人造卫星的发射
1.人造卫星：人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度.发射速度大 于7.9 km/s可进入绕地球飞行的轨道，成为人造地球卫星；发射速度大于 或等于11.2 km/s可成为太阳的人造行星或飞到其他行星上去. 2.三级火箭 (1)一级火箭的最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要 用多级火箭.
第三章 万有引力定律及其应用
第三节 飞向太空
知识目标
核心素养
1.了解火箭的基本原理，了解万有引 1.了解我国火箭技术及人造卫星和
力定律对航天技术发展的重大贡献. 飞船发射等的研究情况，激发学生
2.了解人造卫星的轨道和同步卫星的 的爱国热情.
知识.
2.通过对比“同步卫星、近地卫星、
3.会区别分析同步卫星、近地卫星、 地球赤道上物体”的运行规律，提
度分别为aA、aB、aC，则
√A.ωA＝ωC<ωB
B.TA＝TC<TB
C.vA＝vC<vB
D.aA＝aC>aB
图3
解析 答案
总结提升
同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1.同步卫星和近地卫星 相同点：都是万有引力提供向心力 即都满足GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ22r＝ma. 由上式比较各运动量的大小关系，即r越大，v、ω、a越小，T越大.
A.等于7.9 km/s
B.介于7.9 km/s和11.2 km/s之间
√C.小于7.9 km/s
D.介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
解析 卫星在圆形轨道上运行的速度 v＝ GrM.由于轨道半径 r＞地球
半径 R，所以 v＜ GRM＝7.9 km/s，C 正确.
1234
解析 答案
2.(对同步卫星的认识)下列关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯 卫星的说法，正确的是 A.若其质量加倍，则轨道半径也要加倍 B.它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播 C.它以第一宇宙速度运行
√C.赤道上的物体和近地卫星的线速度、周期不同 √D.同步卫星的周期大于近地卫星的周期
解析 答案
达标检测
1.(人造卫星的发射)2013年6月11日17时38分，“神舟十号”飞船在酒泉
卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课.在飞船进入
离地面343 km的圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小
2.同步卫星和赤道上物体
相同点：周期和角速度相同
不同点：向心力来源不同
对于同步卫星，有 GMr2 m＝ma＝mω2r
对于赤道上物体，有
GMm r2
＝mg＋mω2r
因此要通过v＝ωr，a＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.
针对训练2 (多选)关于近地卫星、同步卫星、赤道上物体，以下说法正 确的是 A.都是万有引力等于向心力 B.赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度、角速度都相等
√D.它运行的角速度与地球自转角速度相同
1234
解析 答案
3.(对同步卫星的认识)(多选)我数据中继卫星“天链一号01星”在西昌
卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，成功定点在东经77°赤 道上空的同步轨道.关于成功定点的“天链一号01星”，下列说法中正
确的是
A.运行速度大于7.9 km/s
二、航天技术的发展历程
1.遨游太空 1957年10月4日， 苏联 发射了第一颗人造地球卫星.1961年4月12日，世界 第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着苏联宇航员 加加林 环绕地球一圈. 1969年7月20日， 美国的“阿波罗11号”宇宙飞船将两名宇航员送上了月 球.1971年4月9日，苏联发射了“礼炮1号” 空间站 .1973年，美国将“天 空实验室” 空间站 送入太空，实现了人类无法在地面上进行的各种科学 实验.1981年4月12日，美国“哥伦比亚号” 航天飞机 首次载人航天飞行 试验成功.2003年10月15日，我国首次 载人 航天飞行取得圆满成功.
√A.aa12＝Rr
B.aa12＝(Rr )2
C.vv12＝Rr
√D.vv12＝
R r
图4
1234
解析 答案
(2)三级火箭的工作过程 火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，燃料燃尽后，第二级火箭 开始工作，并且自动脱掉第一级火箭的外壳，以此类推…… 由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些附属设备具有一定的质 量，并且级数越多，连接部位的附属设备质量越大，并且所需的技术要 求也相当精密，因此，火箭的级数并不是越多越好，一般用三级火箭.
2.空间探测器 1962年美国的“水手2号”探测器第一次对 金星 进行了近距离考察.1989 年美国宇航局发射的“伽利略号”探测器飞行6年到达 木星 ，对木星进行 了长达7年的考察.2003年美国的“勇气号”与“机遇号” 火星 探测器分 别发射成功.经过七个多月的旅行后，“勇气号”于2004年1月登陆 火星 . 2007年中国的“嫦娥一号”月球探测器发射成功. 2010年中国的“嫦娥二号”月球探测器发射成功. 2013年中国的“嫦娥三号”月球探测器成功登月.
C.中地球轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时
√D.静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期
图2
答案
三、“赤道上物体”“同步卫星”和“近地卫星”的比较
例3 如图3所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为
地球同步卫星.三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、
vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速
(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两极上空 (极地轨道)，也可以和赤道平面成任一角度，如图1所示.
图1
2.地球同步卫星
地球同步卫星位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它跟地球的自转角速度
相同，广泛应用于通信，又叫同步通信卫星.
地球同步卫星的特点见下表：
周期一定
与地球自转周期相同，即T＝24 h＝86 400 s
象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球
同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是
√A.同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍
√B.同步卫星运行速度是第一宇宙速度的
1 n
C.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的1n
D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 1(忽略地球的自转效应) n
例1 (多选)一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地球做匀速圆周 运动，若使发射速度增大为2v，则该卫星可能 A.绕地球做匀速圆周运动 B.绕地球运动，轨道变为椭圆
√C.不绕地球运动，成为太阳的人造行星 √D.挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙
解析 答案
二、人造地球卫星
1.人造地球卫星的轨道特点 卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道. (1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期 和半长轴的关系遵循开普勒第三定律. (2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星 绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨 道的圆心.
解析 答案
针对训练1 如图2所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球
卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球
轨道卫星的轨道高度在5 000～15 000 km，则下列说法正确的是
A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线
速度
B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9 km/s
地球赤道上物体.
高推理及综合分析能力.
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
自主预习
一、火箭
1.火箭的原理 利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的 反作用力 ，使火箭 向前 射出. 2.火箭的组成：主要有 壳体 和 燃料 两部分. 3.多级火箭：多级火箭是用几个火箭连接而成的火箭组合.一般用三级.火 箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，推动各级火箭一起前进，当 这一级的燃料燃尽后，第二级火箭开始工作，并自动脱掉_第__一__级__火__箭__的__ 外壳 ；第二级火箭在第一级火箭基础上进一步加速，以此类推，最终 达到所需要的 速度 .
√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大
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
1234
解析 答案
4.(同步卫星与赤道上物体及近地卫星的比较)(多选)如图4所示，同步卫星
与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体 随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下 列比值正确的是
角速度一定
与地球自转的角速度相同
高度一定 速度大小一定
卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量) ≈3.6×104 km
v＝2Tπr ＝3.07 km/s(为恒量)，环绕方向与地球自转方向 相同
向心加速度大小一定
a＝0.23 m/s2
轨道平面一定
轨道平面与赤道平面共面
例2 (多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气
即学即用 判断下列说法的正误. (1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( √ ) (2)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球.( √ ) (3)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.( × ) (4)使火箭向前射出的力是它利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的作 用力.( √ )
重点探究
一、火箭与人造卫星的发射
1.人造卫星：人造卫星要进入飞行轨道必须有足够大的速度.发射速度大 于7.9 km/s可进入绕地球飞行的轨道，成为人造地球卫星；发射速度大于 或等于11.2 km/s可成为太阳的人造行星或飞到其他行星上去. 2.三级火箭 (1)一级火箭的最终速度达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要 用多级火箭.
第三章 万有引力定律及其应用
第三节 飞向太空
知识目标
核心素养
1.了解火箭的基本原理，了解万有引 1.了解我国火箭技术及人造卫星和
力定律对航天技术发展的重大贡献. 飞船发射等的研究情况，激发学生
2.了解人造卫星的轨道和同步卫星的 的爱国热情.
知识.
2.通过对比“同步卫星、近地卫星、
3.会区别分析同步卫星、近地卫星、 地球赤道上物体”的运行规律，提
度分别为aA、aB、aC，则
√A.ωA＝ωC<ωB
B.TA＝TC<TB
C.vA＝vC<vB
D.aA＝aC>aB
图3
解析 答案
总结提升
同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较 1.同步卫星和近地卫星 相同点：都是万有引力提供向心力 即都满足GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ22r＝ma. 由上式比较各运动量的大小关系，即r越大，v、ω、a越小，T越大.
A.等于7.9 km/s
B.介于7.9 km/s和11.2 km/s之间
√C.小于7.9 km/s
D.介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
解析 卫星在圆形轨道上运行的速度 v＝ GrM.由于轨道半径 r＞地球
半径 R，所以 v＜ GRM＝7.9 km/s，C 正确.
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解析 答案
2.(对同步卫星的认识)下列关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯 卫星的说法，正确的是 A.若其质量加倍，则轨道半径也要加倍 B.它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播 C.它以第一宇宙速度运行
√C.赤道上的物体和近地卫星的线速度、周期不同 √D.同步卫星的周期大于近地卫星的周期
解析 答案
达标检测
1.(人造卫星的发射)2013年6月11日17时38分，“神舟十号”飞船在酒泉
卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课.在飞船进入
离地面343 km的圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小
2.同步卫星和赤道上物体
相同点：周期和角速度相同
不同点：向心力来源不同
对于同步卫星，有 GMr2 m＝ma＝mω2r
对于赤道上物体，有
GMm r2
＝mg＋mω2r
因此要通过v＝ωr，a＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.
针对训练2 (多选)关于近地卫星、同步卫星、赤道上物体，以下说法正 确的是 A.都是万有引力等于向心力 B.赤道上的物体和同步卫星的周期、线速度、角速度都相等
√D.它运行的角速度与地球自转角速度相同
1234
解析 答案
3.(对同步卫星的认识)(多选)我数据中继卫星“天链一号01星”在西昌
卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，成功定点在东经77°赤 道上空的同步轨道.关于成功定点的“天链一号01星”，下列说法中正
确的是
A.运行速度大于7.9 km/s
二、航天技术的发展历程
1.遨游太空 1957年10月4日， 苏联 发射了第一颗人造地球卫星.1961年4月12日，世界 第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着苏联宇航员 加加林 环绕地球一圈. 1969年7月20日， 美国的“阿波罗11号”宇宙飞船将两名宇航员送上了月 球.1971年4月9日，苏联发射了“礼炮1号” 空间站 .1973年，美国将“天 空实验室” 空间站 送入太空，实现了人类无法在地面上进行的各种科学 实验.1981年4月12日，美国“哥伦比亚号” 航天飞机 首次载人航天飞行 试验成功.2003年10月15日，我国首次 载人 航天飞行取得圆满成功.
√A.aa12＝Rr
B.aa12＝(Rr )2
C.vv12＝Rr
√D.vv12＝
R r
图4
1234
解析 答案
(2)三级火箭的工作过程 火箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，燃料燃尽后，第二级火箭 开始工作，并且自动脱掉第一级火箭的外壳，以此类推…… 由于各级火箭的连接部位需大量附属设备，这些附属设备具有一定的质 量，并且级数越多，连接部位的附属设备质量越大，并且所需的技术要 求也相当精密，因此，火箭的级数并不是越多越好，一般用三级火箭.
2.空间探测器 1962年美国的“水手2号”探测器第一次对 金星 进行了近距离考察.1989 年美国宇航局发射的“伽利略号”探测器飞行6年到达 木星 ，对木星进行 了长达7年的考察.2003年美国的“勇气号”与“机遇号” 火星 探测器分 别发射成功.经过七个多月的旅行后，“勇气号”于2004年1月登陆 火星 . 2007年中国的“嫦娥一号”月球探测器发射成功. 2010年中国的“嫦娥二号”月球探测器发射成功. 2013年中国的“嫦娥三号”月球探测器成功登月.
C.中地球轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时
√D.静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期
图2
答案
三、“赤道上物体”“同步卫星”和“近地卫星”的比较
例3 如图3所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为
地球同步卫星.三颗卫星质量相同，三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、
vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速
(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两极上空 (极地轨道)，也可以和赤道平面成任一角度，如图1所示.
图1
2.地球同步卫星
地球同步卫星位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它跟地球的自转角速度
相同，广泛应用于通信，又叫同步通信卫星.
地球同步卫星的特点见下表：
周期一定
与地球自转周期相同，即T＝24 h＝86 400 s
象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料.设地球
同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是
√A.同步卫星距地面的高度是地球半径的(n－1)倍
√B.同步卫星运行速度是第一宇宙速度的
1 n
C.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的1n
D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 1(忽略地球的自转效应) n
例1 (多选)一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地球做匀速圆周 运动，若使发射速度增大为2v，则该卫星可能 A.绕地球做匀速圆周运动 B.绕地球运动，轨道变为椭圆
√C.不绕地球运动，成为太阳的人造行星 √D.挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙
解析 答案
二、人造地球卫星
1.人造地球卫星的轨道特点 卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道. (1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期 和半长轴的关系遵循开普勒第三定律. (2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星 绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨 道的圆心.
解析 答案
针对训练1 如图2所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球
卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球
轨道卫星的轨道高度在5 000～15 000 km，则下列说法正确的是
A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线
速度
B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9 km/s
地球赤道上物体.
高推理及综合分析能力.
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
自主预习
一、火箭
1.火箭的原理 利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的 反作用力 ，使火箭 向前 射出. 2.火箭的组成：主要有 壳体 和 燃料 两部分. 3.多级火箭：多级火箭是用几个火箭连接而成的火箭组合.一般用三级.火 箭起飞时，第一级火箭的发动机“点火”，推动各级火箭一起前进，当 这一级的燃料燃尽后，第二级火箭开始工作，并自动脱掉_第__一__级__火__箭__的__ 外壳 ；第二级火箭在第一级火箭基础上进一步加速，以此类推，最终 达到所需要的 速度 .
√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大
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
1234
解析 答案
4.(同步卫星与赤道上物体及近地卫星的比较)(多选)如图4所示，同步卫星
与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体 随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下 列比值正确的是
角速度一定
与地球自转的角速度相同
高度一定 速度大小一定
卫星离地面高度h＝r－R≈6R(为恒量) ≈3.6×104 km
v＝2Tπr ＝3.07 km/s(为恒量)，环绕方向与地球自转方向 相同
向心加速度大小一定
a＝0.23 m/s2
轨道平面一定
轨道平面与赤道平面共面
例2 (多选)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气
即学即用 判断下列说法的正误. (1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( √ ) (2)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球.( √ ) (3)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.( × ) (4)使火箭向前射出的力是它利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的作 用力.( √ )