资源简介

(共33张PPT)
1
知道三个宇宙速度的含义，会计算第一宇宙速度。
2
知道人造卫星的轨道特点和运动规律，能区分同步卫星、近地卫星与其他卫星。
3
了解人类探索太空的历史、现状及未来发展。
重点
重难点
宇宙速度
v增大
牛顿曾提出过一个著名的设想：如图所示，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：
(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？
(2)已知地球的质量为m地，地球半径为R，引力常量为G，若物体紧贴地面飞行而不落回地面物体圆做圆周运动的速度大小为多少？
说明　实际地球半径稍小于6 400 km，地球表面重力加速度约为9.8 m/s2，故实际环绕地球表面飞行卫星的环绕速度为7.9 km/s。
(3)已知地球半径R约为6 400 km，地球表面的重力加速度g约为10 m/s2，则物体环绕地球表面做圆周运动的速度约为多大？
第一宇宙速度
1.第一宇宙速度
定义：物体在地球 绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。
大小：v＝ 。
意义：是航天器成为卫星的 发射速度；是卫星的 环绕速度。(均选填“最大”或“最小”)
附近
7.9 km/s
最小
最大
有人说，第一宇宙速度也可用 （式中g为重力加速度， R为地球半径）算出，你认为正确吗？
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为向心力是由重力提供的，有：
P
v 增大
如果在速度为7.9 km/s基础上继续增大发射速度,物体将会怎样
在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s, 它绕地球运行的轨道为椭圆，发射速度越大，轨道半长轴越大。
v1=7.9 km/s
11.2 km/s>v>7.9 km/s
11.2 km/s
16.7 km/s
7.9 km/s
第一宇宙速度
第二宇宙速度
第三宇宙速度
大小：_____________
当飞行器的速度 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 叫作第二宇宙速度。
第二宇宙速度
等于或大于11.2 km/s
11.2 km/s
v2=11.2 km/s
大小：_____________
在地面附近发射的飞行器，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______________
_____，这个速度叫作第三宇宙速度。
第三宇宙速度
v3=16.7 km/s
等于或大于16.7
km/s
“嫦娥五号”的发射速度应该大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。
“天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度。
旅行者一号（飞出太阳系）
“旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度（借助木星的“引力弹弓”效应等）。
嫦娥探月
1.以下太空探索实践中需要的发射速度是多少？
2.不同天体的第一宇宙速度相同吗？第一宇宙速度的大小由哪些因素决定？
辨析
1.我国向月球发射的“嫦娥二号”探月卫星在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s。(　　)
2.三个宇宙速度指的都是发射速度。(　　)
3.由 知，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比低轨道卫星更容易。(　　)
√
×
×
A.1.8 km/s B.3.7 km/s C.5.3 km/s D.16.7 km/s
√
√
人造地球卫星
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赤道卫星
极地卫星
普通卫星
卫星轨道圆心一定和地心重合
问题1：这些卫星的轨道平面具有什么特点？
问题2：不同轨道卫星运行过程中的线速度、角速度、向心加速度相同吗？如果不同，跟哪些因素有关？
地球
同步卫星：地球上空分布着许多的同步卫星，在地面上的人看来，始终静止不动．请思考：
(1)这些同步卫星是否就真的静止不动？
同步卫星的“六个一定”
绕地心做匀速圆周运动，相对于地球静止
(3)这些同步卫星有什么共同的特点？
(2)同步卫星有什么用途？
主要用于通信，故也称通信卫星
同步卫星的“六个一定”
①轨道平面一定：赤道平面
②周期与角速度一定：T=24 h
⑤运转方向一定：自西向东
③轨道半径一定： r=6.6 R
④速度大小一定： v=3.07 km/s
⑥向心加速度的大小一定：
3.(2022·杭师大附中高一期中)如图所示是人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面。下列说法正确的是
A.a、b、c、d都有可能是卫星的轨道
B.轨道a上卫星的线速度大于7.9 km/s
C.轨道c上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同
D.仅根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，不能求出地球质量
√
4.(多选)a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心加速度大小为a1，b处于地面附近近地轨道上，运行速度大小为v1，c是地球静止卫星，离地心距离为r，运行速度大小为v2，向心加速度大小为a2，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，地球的半径为R，则有
A.a的向心加速度等于重力加速度 B.d的运动周期有可能是20 h
√
√
地球同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较
赤道上的物体 近地卫星 地球同步卫星
向心力来源 万有引力和支持力的______ _________
向心力方向 指向______
重力与万有引力的关系 重力略小于万有引力 重力等于万有引力
合力
万有引力
地心
v1ω1＝ω3<ω2
宇宙航行
绕地心做匀速圆周运动，相对于地球静止
同步卫星的“六个一定”
同步
卫星
大小
7.9km/s
意义
航天器成为卫星的最小发射速度
第一宇
宙速度
卫星的最大绕行速度
11.2 km/s
第二宇
宙速度
16.7 km/s
第三宇
宙速度
宇宙
速度
人造地
球卫星
卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力提供向心力，可知地心为卫星的圆轨道圆心，故b不可能是卫星的轨道，A错误；
第一宇宙速度7.9 km/s是卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动时的线速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，故轨道a上卫星的线速度小于7.9 km/s，B错误；
如果轨道c的半径等于地球同步卫星的轨道半径，则轨道c上卫星是地球的同步卫星，即轨道c上卫星的运行周期等于地球自转周期，C正确；

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