人教版高中物理必修二课件65宇宙航行1

第二宇宙速 度
1_1_._2_km/s
使卫星挣脱_地__球___引力束缚的最小 地面发射速度
第三宇宙速 度
_1_6_.7_km/s
使卫星挣脱_太__阳__引力束缚的_最__小__ 地面发射速度
思考2：下列说法是否正确： (1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是 10 km/s.
() (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( ) 提示：卫星绕地球做圆周运动飞行时的轨道半径越小，其线 速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度 7.9 km/s ，(1)错； 地球卫星的最小发射速度为7.9 km/s ，即第一宇宙速度． (1)错 (2)对
2011 年11月3日和14日，“神舟八号”飞船与“天宫一号” 目标飞行器两次成功对接．
2012 年6月16 日，“神舟九号”飞船及三名宇航员顺利升 空．
4．如图6－5－2所示，宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的 空间站中会完全失重，下列说法中正确的是 ( )． A．宇航员仍受万有引力的作用 B．宇航员受力平衡 C．宇航员受万有引力和向心力 D．宇航员不受任何作用力
解析 第一宇宙速度又叫环绕速度，A对，B错；卫星绕地
球运转时，万有引力提供向心力，由
G
mM R2
＝m
v
2 1
R
可知，第
一宇宙速度v 1＝
GM R
，与地球的质量和半径有关，C、D
错．
答案 A
梦想成真 1957年10月_苏__联__成功发射了第一颗人造卫星； 1969年7月美国“阿波罗11号”登上__月__球__； 2003年10月15日我国航天员_杨__利__伟__踏入太空； 2007年10月24日我国“嫦娥一号”发射升空； 2008 年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活 动任务． 2010 年10月1日18时59分57秒“嫦娥二号”卫星在西昌卫星 发射中心发射成功．
造地球卫星，下列说法正确的是
( )．
A．根据v ＝ gr，可知v A＜v B＜v C B．根据万有引力定律，可知F A＞F B＞F C C ．角速度ω A＞ω B＞ω C D．向心加速度aA＜aB＜aC
图6－5－3
解析 同一轨道平面内的三颗人造地球卫星都绕同一中心 天体(地球)做圆周运动，根据万有引力定律 GMr 2m ＝m vr2，得
2.关于宇宙速度，下列说法正确的是
( )．
A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小
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发射速度
B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
C ．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速
度
D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度
答案 A
3．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是 ( )． 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
Mm G r2
?? ? ? ＝? ?
ma v2
mr
mrω
2
? 4π2
??mr T2
? ? ?
a
＝GrM2 ?r
越大，
a
越小?
??v ＝ ??
GrM?r越大， v越小?
?? ω ＝
GM r3
?r
越大，
ω
越小
?
? ??T＝
4GπM2r 3?r 越大， T越大 ?
【典例1】 如图6－5－3所示，是同一轨道平面内的三颗人
将减小到原来的
2 2
解析 从 v＝ GrM看出，离地球越远的卫星速度越小，当
半径加倍时，地球对卫星的万有引力变为原来的 14，即地球
提供的向心力减小到原来的14，速度变为原来的 22倍． 答案 CD
宇宙速度
数值
意义
第一宇宙速
卫星在地球表面附近绕地球做
度
_7_._9_km/s _匀__速__圆__周__运__动__的速度
v＝
GM r
，由题图可以看出卫星的轨道半径
rC>r
B>r
A，故
可以判断出v A>v B>v C，选项A错误．因不知三颗人造地球卫
星的质量关系，故无法根据F ＝G
Mm r2
判断它们与地球间的
万有引力的大小关系，选项B错误．由G
Mm r2
＝mω2r得ω＝
GrM3 ，又rC>rB>rA，所以ωA>ωB>ωC，选项C正确．
图6－5－1
2．原理
一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做 _匀__速__圆__周__运动，
向心力由地球对它的
_万__有__引__力__提供，即
G
Mm r2
＝
v2 mr
，则
卫星在轨道上运行的线速度 v ＝
GM r.
思考1：卫星离地面越高，其线速度是越大还是越小？
提示： 由 v ＝
GM可知，卫星离地面越高，线速度越小． r
5 宇宙航行
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情况，激发
学生的爱国热情.
人造地球卫星
1．牛顿的设想 如图6－5－1所示，当物体的 _初__速__度__ 足够大时，它将会围绕地球旋转而不 再落回地球表面，成为一颗绕地球转 动的_人__造__地__球__卫__星__．
由G
Mm r2
＝ma
得a
＝G
M r2
，又
rC>r
B>r
A，所以
a
A>a
B>a
C，选项
D错误．
答案 C
(1)人造卫星运动问题的处理思路： 将人造卫星视为绕地球 (或其他天体 )做匀速圆周运动，所需 向心力等于地球(或其他天体)对卫星的万有引力，即：
图6－5－2
解析 在绕地球做匀速圆周运动的空间站中，宇航员仍受万 有引力作用，万有引力充当向心力，对支持物不再有压力， 对悬挂物不再有拉力，处于完全失重状态，所以此时宇航员 受且只受万有引力的作用．A项正确． 答案 A
人造卫星的运动规律
人造卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关 系 卫星在轨道上运行时，若卫星的轨道为圆形，则卫星受到的 万有引力全部提供卫星做匀速圆周运动的向心力． 设卫星的轨道半径为 r，线速度大小为 v ，角速度大小为 ω， 周期为T，向心加速度大小为a. 根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力公式得
1．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原
来的2倍，仍做圆周运动，则
( )．
A．根据公式 v ＝ωr ，可知卫星运动的线速度将增大到原
来的2倍 B．根据公式 F ＝mvr2，可知卫星所需的向心力将减少到原来
的12
C ．根据公式
F
＝
Mm G r2
，可知地球提供的向心力将减小到原
来的14
D．根据上述 B 和 C 中给出的公式，可知卫星运动的线速度