5 宇宙航行,1知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度 2掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系 3了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)及我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的情況，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情.,1牛頓的設(shè)想 如圖651所示，當(dāng)物體的_足夠大時(shí)，它將會(huì)圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再落回地球表面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的_,人造地球衛(wèi)星,圖651,初速度,人造地球衛(wèi)星,2原理,勻速圓周,萬有引力,思考1：衛(wèi)星離地面越高，其線速度是越大還是越??？,1假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則 ( ) A根據(jù)公式vr，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將增大到原來的2倍,答案 CD,宇宙速度,7.9,勻速圓周運(yùn)動(dòng),11.2,地球,16.7,太陽,最小,思考2：下列說法是否正確： (1)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s. ( ) (2)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.( ) 提示：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)飛行時(shí)的軌道半徑越小，其線速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s，(1)錯(cuò)；地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為7.9 km/s，即第一宇宙速度 (1)錯(cuò) (2)對(duì),2.關(guān)于宇宙速度，下列說法正確的是 ( ) A第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小發(fā)射速度 B第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 C第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度 D第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度 答案 A,3關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是( ) A第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度 B第一宇宙速度又叫脫離速度 C第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān) D第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān),答案 A,1957年10月_成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星； 1969年7月美國(guó)“阿波羅11號(hào)”登上_； 2003年10月15日我國(guó)航天員_踏入太空； 2007年10月24日我國(guó)“嫦娥一號(hào)”發(fā)射升空； 2008年9月27日“神舟七號(hào)”宇航員翟志剛順利完成出艙活動(dòng)任務(wù) 2010年10月1日18時(shí)59分57秒“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功,夢(mèng)想成真,蘇聯(lián),月球,楊利偉,2011年11月3日和14日，“神舟八號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器兩次成功對(duì)接 2012年6月16日，“神舟九號(hào)”飛船及三名宇航員順利升空,4如圖652所示，宇航員在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中會(huì)完全失重，下列說法中正確的是 ( ) A宇航員仍受萬有引力的作用 B宇航員受力平衡 C宇航員受萬有引力和向心力 D宇航員不受任何作用力,圖652,解析 在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中，宇航員仍受萬有引力作用，萬有引力充當(dāng)向心力，對(duì)支持物不再有壓力，對(duì)懸掛物不再有拉力，處于完全失重狀態(tài)，所以此時(shí)宇航員受且只受萬有引力的作用A項(xiàng)正確 答案 A,人造衛(wèi)星的向心加速度、線速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系 衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)，若衛(wèi)星的軌道為圓形，則衛(wèi)星受到的萬有引力全部提供衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 設(shè)衛(wèi)星的軌道半徑為r，線速度大小為v，角速度大小為，周期為T，向心加速度大小為a. 根據(jù)萬有引力定律、牛頓第二定律和向心力公式得,人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,【典例1】 如圖653所示，是同一軌道平面內(nèi)的三顆人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是 ( ),圖653,答案 C,(1)人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問題的處理思路： 將人造衛(wèi)星視為繞地球(或其他天體)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所需向心力等于地球(或其他天體)對(duì)衛(wèi)星的萬有引力，即：,(2)人造衛(wèi)星的軌道及特點(diǎn) 人造衛(wèi)星的軌道有：赤道軌道、極地軌道及其他軌道如圖654所示 軌道特點(diǎn) 所有的軌道圓心都在地心,圖654,【跟蹤1】 設(shè)地球的半徑為R，質(zhì)量為m的衛(wèi)星在距地面高為2R處做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地面的重力加速度為g，則 ( ),答案 AC,1.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度 2當(dāng)在地面上以7.9 km/sv11.2 km/s的速度發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，該衛(wèi)星的軌道是橢圓，地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 3三個(gè)宇宙速度分別為三種不同情況下在地面附近的最小發(fā)射速度不同星球的第一宇宙速度不同,對(duì)三個(gè)宇宙速度的理解,答案 B,第一宇宙速度的推導(dǎo)方法 對(duì)于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑r近似等于地球半徑R6 400 km，衛(wèi)星在軌道處所受的萬有引力近似等于衛(wèi)星在地面上所受的重力，取g9.8 m/s2，則,【跟蹤2】 金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量為地球的0.82倍那么(g取10 m/s2)： (1)金星表面的自由落體加速度是多大？ (2)金星的第一宇宙速度是多大？,答案 (1)9.09 m/s2 (2)7.34 km/s,地球同步衛(wèi)星有七個(gè)“一定” (1)運(yùn)行方向一定：同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向一致 (2)周期一定：運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T24 h； (3)角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)角速度 (4)軌道平面一定：所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面內(nèi)； (5)高度一定：離地面高度為36 000 km； (6)速率一定：運(yùn)轉(zhuǎn)速率均為3.1×103 m/s； (7)向心加速度的大小一定：均約為0.23 m/s2.,同步衛(wèi)星,【典例3】 下面關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說法中，不正確的是 ( ) A同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都是確定的 B同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中，有的能確定，有的不能確定，可以調(diào)節(jié) C我國(guó)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是114 min，比同步通信衛(wèi)星的周期短，所以第一顆人造衛(wèi)星離地面的高度比同步通信衛(wèi)星的低 D同步通信衛(wèi)星的速率比我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星的速率小,答案 B,對(duì)于同步衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、極地衛(wèi)星等一些特殊衛(wèi)星要注意加以理解、辨析要注意同步衛(wèi)星的特殊性，不管什么衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)，都是受到的萬有引力全部提供向心力，產(chǎn)生向心加速度，因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上任何物體都處于完全失重狀態(tài),【跟蹤3】 我國(guó)在2012年5月26日成功發(fā)射了“中星2A”通信廣播地球同步衛(wèi)星在某次實(shí)驗(yàn)中，飛船在空中飛行了36 h，環(huán)繞地球24圈那么，同步衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運(yùn)轉(zhuǎn)相比較 ( ) A同步衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期比飛船大 B同步衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速率比飛船大 C同步衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)加速度比飛船大 D同步衛(wèi)星離地高度比飛船大,解析 宇宙飛船在太空中環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，飛船就相當(dāng)于地球的一顆衛(wèi)星，此衛(wèi)星與同步衛(wèi)星相比有一些不同，但也有相同之處，那就是萬有引力提供向心力由萬有引力定律和牛頓第二定律得,答案 AD,疑難突破2 衛(wèi)星、飛船的發(fā)射和變軌問題 1.發(fā)射速度與環(huán)繞速度,2穩(wěn)定運(yùn)行和變軌運(yùn)行,典例剖析 【典例】 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖655所示當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是 ( ),圖655,A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小 D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度大小,答案 BD,【審題技巧】 衛(wèi)星變軌問題是天體運(yùn)動(dòng)中的難點(diǎn)，處理此類問題有以下兩點(diǎn)技巧：,(2)衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的切點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星受到的萬有引力相同，所以加速度相同,【我來沖關(guān)】 探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后與變軌前相比( ) A.軌道半徑變小 B向心加速度變小 C線速度變小 D角速度變小,答案 A,【狀元微博】 衛(wèi)星、飛船變軌問題的處理方法 (1)衛(wèi)星、飛船做圓周運(yùn)動(dòng),(3)飛船對(duì)接問題 兩飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接前應(yīng)處于高低不同的兩軌道上，目標(biāo)船處于較高軌道，在較低軌道上運(yùn)動(dòng)的對(duì)接船通過合理地加速，可以提升高度并追上目標(biāo)船與其完成對(duì)接.,一、宇宙速度 1下列關(guān)于三種宇宙速度的說法中正確的是 ( ) A第一宇宙速度v17.9 km/s，第二宇宙速度v211.2 km/s，則人造衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度大于等于v1，小于v2 B美國(guó)發(fā)射的“鳳凰號(hào)”火星探測(cè)衛(wèi)星，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度 C第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度 D第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度,答案 CD,2假設(shè)地球的質(zhì)量不變，而地球的半徑增大到原來半徑的2倍，那么從地球發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來的 ( ),答案 B,二、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3繞地球運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量、速率、衛(wèi)星與地面間距離三者之間的關(guān)系是 ( ) A質(zhì)量越大，離地面越遠(yuǎn)，速率越小 B質(zhì)量越大，離地面越遠(yuǎn)，速率越大 C與質(zhì)量無關(guān)，離地面越近，速率越大 D與質(zhì)量無關(guān)，離地面越近，速率越小,答案 C,4兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為TATB18，則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為 ( ) ARARB41，vAvB12 BRARB41，vAvB21 CRARB14，vAvB12 DRARB14，vAvB21,答案 D,三、同步衛(wèi)星 5下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法正確的是 ( ) A它的周期與地球自轉(zhuǎn)同步，但高度和速度可以選擇，高度增大，速度減小 B它的周期、高度、速度都是一定的 C我們國(guó)家發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在北京上空 D我國(guó)發(fā)射的同步通訊衛(wèi)星也定點(diǎn)在赤道上空,解析 同步衛(wèi)星的軌道平面過地心，且相對(duì)地面靜止，只能在赤道上空，它的高度一定，速率一定，周期一定，與地球自轉(zhuǎn)同步，故選項(xiàng)B、D正確 答案 BD,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,