新教材同步备课2024春高中物理第7章万有引力与宇宙航行4.宇宙航行学生用书新人教版必修第二册.docVIP

4．宇宙航行

1．知道宇宙速度的概念，区分三种宇宙速度，初步具有宇宙航行的运动观。

2．通过第一宇宙速度的推导过程，体会数学方法对物理学科的推动作用。

3．了解宇宙航行的历程和进展，感受人类对未知世界的探索精神。

宇宙速度

1．第一宇宙速度

(1)物体绕地球速度推导：物体在地球附近绕地球的运动可视作匀速圆周运动，万有引力提供物体运动所需的向心力，有Gmm地r2＝mv2r，由此解出v＝______(m

(2)数值：已知地球的质量，近似用地球半径R代替物体到地心的距离r，算出v＝Gm地R

2．第二宇宙速度

当飞行器的速度等于或大于__________________时，它就会脱离地球引力束缚而环绕太阳运动。我们把__________________叫作第二宇宙速度。

3．第三宇宙速度

在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于__________________，这个速度叫作第三宇宙速度。

如图所示，当物体被抛出的速度足够大时，它将围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗人造地球卫星。

【问题】

(1)使物体变为卫星的最小发射速度是多少？

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(2)不同星球的最小发射速度是否相同？

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(3)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？

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1．宇宙速度

(1)三个宇宙速度v1、v2、v3。

(2)宇宙速度均指发射速度，卫星的运行速度一定不大于其发射速度。

(3)第一宇宙速度的其他三种叫法：最小发射速度、最大环绕速度、近地绕行速度。

2．第一宇宙速度的推广

(1)任何一颗星球都有自己的第一宇宙速度，v＝Gm星R或v＝gR，式中G为引力常量，M星为中心星球的质量，g

(2)第一宇宙速度的值由中心星球决定。

3．对发射速度和环绕速度的理解

(1)“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。

(2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由GMmr2＝mv2r可得v

对宇宙速度的理解

【典例1】关于地球的三个宇宙速度，下列说法正确的是()

A．第一宇宙速度大小为7.9km/h，是发射卫星所需的最小速度

B．绕地球运行的同步卫星的环绕速度必定大于第一宇宙速度

C．第二宇宙速度为11.2km/s，是绕地飞行器最大的环绕速度

D．在地面附近发射的飞行器速度等于或大于第三宇宙速度时，飞行器就能逃出太阳系了

[听课记录]___________________________________________________________

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宇宙速度的计算

【典例2】我国发射了绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。该卫星在月面着陆前的轨道近似圆形，且贴近月球表面运行。已知月球质量约为地球质量的181，月球半径约为地球半径的14，地球的第一宇宙速度约为7.9km/s，该问月卫星绕月运行的速率约为多少？(

[思路点拨]星球的第一宇宙速度即为卫星围绕星球做圆周运动的，轨道半径为该星球半径时的环绕速度，由万有引力提供向心力即可得出这一最大环绕速度。

[听课记录]___________________________________________________________

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