第六章 5 PPT课件

A. b2av0
B. abv0
C. bav0
D. 2bav0
解析答案
二、卫星的运动参量与轨道半径的关系
例2 地球半径为R0，地面重力加速度为g，若卫星在距地面R0处做匀速圆
周运动，则( )
A.卫星的线速度为
2R0g 2
B.卫星的角速度为
g 8R0
C.卫星的加速度为g2
D.卫星周期为 2π
2R0 g
解析答案
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一、第一宇宙速度的计算
典例精析
例1 假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那
么地球的第一宇宙速度的大小应为原来的( B )
A. 2
B.
2 2
C.12
D.2
解析 因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度，此时卫星的轨道
半径近似的认为等于地球的半径，且地球对卫星的万有引力提供向心力.
图1
(1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时， 物体做什么运动？当抛出速度非常大时，物体还能落回地球吗？ 答案 当抛出速度较小时，物体做平抛运动.当物体刚好不落回地面时， 物体做匀速圆周运动.当抛出速度非常大时，物体不能落回地球.
答案
(2)若地球的质量为M，物体到地心的距离为r，引力常量为G，试推导 物体刚好不落回地面时的运行速度.若物体紧贴地面飞行，其速度大小 为多少？(已知地球半径R＝6 400 km，地球质量M＝5.98×1024 kg) 答案 物体不落回地面，应围绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力 提供，GMr2m＝mvr2解得 v＝ GrM.当其紧贴地面飞行时，r＝R 则有：v＝
总结提升
解析答案
针对训练2 (多选)假如一颗做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半 径r增大到原来的2倍，且仍做圆周运动，则( ) A.根据公式v＝ωr，可知卫星的线速度增大到原来的2倍 B.根据公式 F＝GMr2m，可知卫星的向心力将减小到原来的14 C.根据公式 F＝mrv2，可知卫星的向心力减小到原来的12
答案
(2)人造卫星的两个速度 ①发射速度：指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度，卫星 离地面越高，需要的发射速度越大. ②绕行速度：指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度.
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(多选)可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道( ) A.与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面的同心圆 B.与地球表面上某一经线所决定的圆是共面的同心圆 C.与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地面是静止的 D.与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地面是运动的
GrM＝ GRM≈7.9 km/s.
答案
知识梳理
宇宙速度的理解 宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度 (1)第一宇宙速度vⅠ＝ 7.9 km/s. (2)第二宇宙速度vⅡ＝ 11.2km/s，是从地面上发射物体并使之脱离地球束缚 的 最小 发射速度，又称脱离速度. (3)第三宇宙速度vⅢ＝16.7 km/s，是从地面上发射物体并使之脱离 太阳 束 缚的 最小 发射速度，又称逃逸速度.
由 GMRm2 ＝mRv2得 v＝
GRM，因此，当 M 不变，R 增大为 2R 时，v 减
小为原来的 22，选项 B 正确.
归纳总结
解析答案
针对训练1 某星球的半径为R，在其表面上方高度为aR的位置，以初速
度v0水平抛出一个金属小球，水平射程为bR，a、b均为数值极小的常数， 则这个星球的第一宇宙速度为( )
答案
即学即用
(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( ) A.第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕
地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B.美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳
图2 答案 b、c、d轨道都可以.因为卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力 提供向心力，而万有引力是始终指向地心的，故卫星做匀速圆周运动的 向心力必须指向地心，因此b、c轨道都可以，a轨道不可以.卫星也可在 椭圆轨道运行，故d轨道也可以.
答案
知识梳理
对人造地球卫星的理解 (1)运行轨道：卫星的轨道平面均过 地心.卫星的轨道可以是 椭圆轨 道 ， 也可以是 轨圆道. ①卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半 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行时，做 匀速圆周 运动.
D.根据上述
B、C
选项中的公式可知卫星运动的线速度将减小到原来的
2 2
解析答案
三、同步卫星规律的理解及应用
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7.9 km/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
归纳总结
解析答案
针对训练3 (多选)下面关于同步通信卫星的说法中，正确的是( ) A.同步通信卫星的高度和速率都是确定的 B.同步通信卫星的高度、速度、周期，有的能确定，有的不能确定，可以
调节 C.我国发射的第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的
运行的人造行星的最小发射速度 D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
解析答案
二、人造地球卫星的运动特点
导学探究
如图2所示，圆a、b、c的圆心均在地球的自转轴线上. b、c的圆心与地心重合，d为椭圆轨道，且地心为椭圆 的一个焦点.四条轨道中哪些可以作为卫星轨道？为什么？
第六章 万有引力与航天
5 宇宙航行
学习目标
1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度. 2.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与 轨道半径的关系. 3.了解人类对太空探索的历程及我国卫星发射的情况.
知识探究 典例精析 达标检测
一、宇宙速度
知识探究
导学探究
牛顿曾提出过一个著名的思想实验：如图1所示，从高山上水平抛出一个 物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星. 据此思考并讨论以下问题：