人教版高中物理必修第二册精品课件 第7章 万有引力与宇宙航行 4 宇宙航行.ppt

特别提示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引力做功。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,近地卫星的这些卫星中,近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。应用体验【例1】假设探月卫星嫦娥五号的轨道是圆形的,且贴近月球表面。已知宇宙速度约为7.9km/s,则该探月卫星绕月运行的最大速率约为()A.0.4km/s B.1.8km/sC.11km/s D.36km/sB解析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对点演练1.(多选)(2023陕西西安高一期末)我国航天事业的快速发展,充分体现了民族智慧、经济实力、综合国力,也大大促进了我国生产力的发展。下列关于我国航天器的发射速度、绕行速度的说法正确的是()A.火星探测器天问一号的发射速度大于第三宇宙速度B.探月工程中嫦娥五号的发射速度大于第二宇宙速度C.北斗卫星导航系统中地球静止轨道卫星的绕行速度小于第一宇宙速度D.中国空间站中天和核心舱的发射速度大于第一宇宙速度CD解析火星探测器并没有脱离太阳引力束缚,发射速度应该小于第三宇宙速度,故A错误;嫦娥五号没有脱离地球引力束缚,发射速度小于第二宇宙速度,故B错误;第一宇宙速度是最大的环绕速度,地球静止轨道卫星的绕行速度小于第一宇宙速度,故C正确;第一宇宙速度是最小的发射速度,天和核心舱的发射速度大于第一宇宙速度,故D正确。探究点二人造卫星问题的分析思路导学探究地球上空分布着许多的静止卫星,在地面上的人看来,始终静止不动。请思考:(1)这些静止卫星是否就真的静止不动呢?(2)这些静止卫星有什么共同的特点呢?要点提示(1)这些静止卫星都在绕地心做匀速圆周运动,地球与卫星的万有引力提供向心力。(2)卫星相对于地球静止,因此卫星绕地球运动的周期一定等于地球自转的周期。知识归纳1.人造地球卫星的轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道,但轨道平面一定过地心。(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从开普勒第三定律。(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。(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内,也可以和赤道平面垂直,还可以和赤道平面成任一角度,如图所示。2.静止卫星的特点周期一定与地球自转周期相同,即T=24h=86400s角速度一定与地球自转的角速度相同高度一定卫星离地面高度h=r-R≈5.6R(为恒量)≈3.6×104km速度大小一定v=≈3.1km/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an≈0.23m/s2轨道平面一定轨道平面与赤道平面共面应用体验【例2】(多选)北斗三号卫星导航系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星组成。其中中圆地球轨道卫星是指距离地球表面2000~20000km的地球卫星;地球静止卫星相对地面静止;倾斜地球同步轨道卫星是指轨道平面与地球赤道平面有交角,但周期等于地球自转周期的卫星。下列关于这些卫星的说法正确的是()A.地球静止卫星在轨道上正常运行时的速度等于7.9km/sB.中圆地球轨道卫星在轨道上正常运行的向心加速度小于地球静止卫星的向心加速度C.倾斜地球同步轨道卫星在轨道上正常运行时,其轨道半径和地球静止卫星运行半径相同D.倾斜地球同步轨道卫星在某时刻通过某地的正上方,一个周期后卫星一定通过同一地点的正上方答案CD半径和地球静止卫星运行半径相同,选项C正确;倾斜地球同步轨道卫星的周期与地球自转的周期相同,则若在某时刻通过某地的正上方,一个周期后卫星一定通过同一地点的正上方,选项D正确。对点演练2.(多选)(2023山东潍坊高一期末)若天和核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道,轨道离地面的高度为地球半径的,地球半径为R,地球表面处重力加速度大小为g,忽略地球自转,则下列关于核心舱在轨运行时的说法正确的是()A.线速度大于第一宇宙速度B.周期小于地球同步卫星周期BC学以致用·随堂检测全达标123451.(三个宇宙速度的理解)(多选)下列关于三个宇宙速度的说法正确的是()A.第一宇宙速度v1