高中物理 第3章 万有引力定律 4 人造卫星　宇宙速度教师用书 教科版必修2-教科版高二必修2物理学案VIP免费

4．人造卫星宇宙速度学习目标知识脉络1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．2．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．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.人造卫星与宇宙速度[先填空]1．人造卫星卫星是太空中绕行星运动的物体．将第一颗人造卫星送入围绕地球运行轨道的国家是前苏联．2．宇宙速度(1)第一宇宙速度v1①大小：v1＝7．9_km/s.②意义：从地球表面发射的人造地球卫星，使它能围绕地球运行所需的最小发射速度．(2)第二宇宙速度v2①大小：v2＝11．2_km/s.②意义：如果要使人造卫星脱离地球的引力，不再绕地球运行，从地面发射所需的最小发射速度．③在地面发射能够绕地球运行的人造卫星，发射速度v应满足7．9_km/s≤v<11．2_km/s.(3)第三宇宙速度v3①大小：v3＝16．7_km/s.②意义：使人造卫星脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地面发射所需的最小发射速度．[再判断]1．第一宇宙速度是能使卫星绕地球运行的最小发射速度．(√)2．第一宇宙速度是人造卫星绕地球运行的最小速度．(×)3．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度．(×)[后思考]若要发射火星探测器，试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射？【提示】火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2km/s＜v＜16.7km/s.[合作探讨]2014年3月31日“长征二号丙”运载卫星发射“实践十一号06星”成功；2014年81月9日，“长征四号丙”发射“遥感卫星二十号”成功(如图341所示)．若两颗卫星均绕地球做匀速圆周运动，请思考：图341探讨1：卫星定轨高度越高，速度越大还是越小？【提示】卫星轨道越高，速度越小．探讨2：如何比较两颗卫星的周期大小和角速度大小？【提示】卫星的轨道半径越大，周期越大，角速度越小．[核心点击]1．解决天体运动问题的基本思路：一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立基本关系式：G＝ma，式中a是向心加速度．2．常用的关系式：(1)G＝m＝mω2r＝mr，万有引力全部用来提供行星或卫星做圆周运动的向心力．(2)mg＝G即gR2＝GM，物体在天体表面时受到的引力等于物体的重力．该公式通常被称为黄金代换式．3．四个重要结论：设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动．(1)由＝m得v＝，r越大，天体的v越小．(2)由G＝mω2r得ω＝，r越大，天体的ω越小．(3)由G＝m2r得T＝2π，r越大，天体的T越大．(4)由G＝man得an＝，r越大，天体的an越小．以上结论可总结为“一定四定，越远越慢”．4．地球同步卫星及特点：同步卫星就是与地球同步运转，相对地球静止的卫星，因此可用来作为通讯卫星．同步卫星有以下几个特点：(1)周期一定：同步卫星在赤道正上方相对地球静止，它绕地球的运动与地球自转同步，它的运动周期就等于地球自转的周期，T＝24h.(2)角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度．(3)轨道一定．①因提供向心力的万有引力指向圆心，所有同步卫星的轨道必在赤道平面内．②由于所有同步卫星的周期相同，由r＝知，所有同步卫星的轨道半径都相同，即在同一轨道上运动，其确定的高度约为3.6×104km.(4)运行速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，都是3.08km/s，运行方向与地球自转方向相同．1．下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是()A．各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的B．同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大；高2度降低，速率减小，仍同步C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小【解析】同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角速度相同，由ω＝和h＝r－R知卫星高度确定．由v＝ωr知速率也确定，A正确，B错误；由T＝2π知第一颗人造地球卫星高度比同步通信卫星的低，C正确；由...