資源簡介

(共33張PPT)
1
知道三個宇宙速度的含義，會計算第一宇宙速度。
2
知道人造衛星的軌道特點和運動規律，能區分同步衛星、近地衛星與其他衛星。
3
了解人類探索太空的歷史、現狀及未來發展。
重點
重難點
宇宙速度
v增大
牛頓曾提出過一個著名的設想：如圖所示，從高山上水平拋出一個物體，當拋出的速度足夠大時，物體將環繞地球運動，成為人造地球衛星。據此思考并討論以下問題：
(1)當拋出速度較小時，物體做什么運動？
當物體剛好不落回地面時，物體做什么運動？
(2)已知地球的質量為m地，地球半徑為R，引力常量為G，若物體緊貼地面飛行而不落回地面物體圓做圓周運動的速度大小為多少？
說明　實際地球半徑稍小于6 400 km，地球表面重力加速度約為9.8 m/s2，故實際環繞地球表面飛行衛星的環繞速度為7.9 km/s。
(3)已知地球半徑R約為6 400 km，地球表面的重力加速度g約為10 m/s2，則物體環繞地球表面做圓周運動的速度約為多大？
第一宇宙速度
1.第一宇宙速度
定義：物體在地球 繞地球做勻速圓周運動的速度，叫作第一宇宙速度。
大小：v＝ 。
意義：是航天器成為衛星的 發射速度；是衛星的 環繞速度。(均選填“最大”或“最小”)
附近
7.9 km/s
最小
最大
有人說，第一宇宙速度也可用 （式中g為重力加速度， R為地球半徑）算出，你認為正確嗎？
物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動時，可近似認為向心力是由重力提供的，有：
P
v 增大
如果在速度為7.9 km/s基礎上繼續增大發射速度,物體將會怎樣
在地面附近發射飛行器，如果速度大于7.9km/s, 它繞地球運行的軌道為橢圓，發射速度越大，軌道半長軸越大。
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：_____________
當飛行器的速度 時，它就會克服地球的引力，永遠離開地球。我們把 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：_____________
在地面附近發射的飛行器，如果要使其掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度______________
_____，這個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
“嫦娥五號”的發射速度應該大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。
“天問一號”的發射速度應該大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度。
旅行者一號（飛出太陽系）
“旅行者一號”的發射速度應該大于第三宇宙速度（借助木星的“引力彈弓”效應等）。
嫦娥探月
1.以下太空探索實踐中需要的發射速度是多少？
2.不同天體的第一宇宙速度相同嗎？第一宇宙速度的大小由哪些因素決定？
辨析
1.我國向月球發射的“嫦娥二號”探月衛星在地面附近的發射速度要大于11.2 km/s。(　　)
2.三個宇宙速度指的都是發射速度。(　　)
3.由 知，高軌道衛星運行速度小，故發射高軌道衛星比低軌道衛星更容易。(　　)
√
×
×
A.1.8 km/s B.3.7 km/s C.5.3 km/s D.16.7 km/s
√
√
人造地球衛星
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赤道衛星
極地衛星
普通衛星
衛星軌道圓心一定和地心重合
問題1：這些衛星的軌道平面具有什么特點？
問題2：不同軌道衛星運行過程中的線速度、角速度、向心加速度相同嗎？如果不同，跟哪些因素有關？
地球
同步衛星：地球上空分布著許多的同步衛星，在地面上的人看來，始終靜止不動．請思考：
(1)這些同步衛星是否就真的靜止不動？
同步衛星的“六個一定”
繞地心做勻速圓周運動，相對于地球靜止
(3)這些同步衛星有什么共同的特點？
(2)同步衛星有什么用途？
主要用于通信，故也稱通信衛星
同步衛星的“六個一定”
①軌道平面一定：赤道平面
②周期與角速度一定：T=24 h
⑤運轉方向一定：自西向東
③軌道半徑一定： 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·杭師大附中高一期中)如圖所示是人造地球衛星軌道示意圖，其中圓軌道a、c、d的圓心均與地心重合，a與赤道平面重合，b與某一緯線圈共面，c與某一經線圈共面。下列說法正確的是
A.a、b、c、d都有可能是衛星的軌道
B.軌道a上衛星的線速度大于7.9 km/s
C.軌道c上衛星的運行周期可能與地球自轉周期相同
D.僅根據軌道d上衛星的軌道半徑、角速度和引力常量，不能求出地球質量
√
4.(多選)a、b、c、d四顆地球衛星，a還未發射，在地球赤道上隨地球表面一起轉動，向心加速度大小為a1，b處于地面附近近地軌道上，運行速度大小為v1，c是地球靜止衛星，離地心距離為r，運行速度大小為v2，向心加速度大小為a2，d是高空探測衛星，各衛星排列位置如圖所示，地球的半徑為R，則有
A.a的向心加速度等于重力加速度 B.d的運動周期有可能是20 h
√
√
地球同步衛星、近地衛星、赤道上的物體的比較
赤道上的物體 近地衛星 地球同步衛星
向心力來源 萬有引力和支持力的______ _________
向心力方向 指向______
重力與萬有引力的關系 重力略小于萬有引力 重力等于萬有引力
合力
萬有引力
地心
v1ω1＝ω3<ω2
宇宙航行
繞地心做勻速圓周運動，相對于地球靜止
同步衛星的“六個一定”
同步
衛星
大小
7.9km/s
意義
航天器成為衛星的最小發射速度
第一宇
宙速度
衛星的最大繞行速度
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
球衛星
衛星繞地球做勻速圓周運動，地球對衛星的引力提供向心力，可知地心為衛星的圓軌道圓心，故b不可能是衛星的軌道，A錯誤；
第一宇宙速度7.9 km/s是衛星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動時的線速度，是衛星繞地球做勻速圓周運動的最大線速度，故軌道a上衛星的線速度小于7.9 km/s，B錯誤；
如果軌道c的半徑等于地球同步衛星的軌道半徑，則軌道c上衛星是地球的同步衛星，即軌道c上衛星的運行周期等于地球自轉周期，C正確；

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