河北省高考物理一轮复习（万有引力定律）5.3 人造卫星 宇宙速度课件 新人教版

导导李仕才李仕才导导5.3 人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度本节任务：本节任务：宇宙速度（区分发射速度和环绕速度）宇宙速度（区分发射速度和环绕速度）双星问题双星问题导导宇宙速度宇宙速度数值数值(km/s)意义意义第一宇宙速度第一宇宙速度7.9是人造地球卫星的是人造地球卫星的最小发射速最小发射速度度，也是人造地球卫星绕地球，也是人造地球卫星绕地球做做圆周运动圆周运动的最大速度的最大速度第二宇宙速度第二宇宙速度11.2使物体使物体挣脱地球引力束缚挣脱地球引力束缚的最的最小发射速度小发射速度第三宇宙速度第三宇宙速度16.7使物体使物体挣脱太阳引力束缚挣脱太阳引力束缚的最的最小发射速度小发射速度三种宇宙速度三种宇宙速度1三种宇宙速度三种宇宙速度（发射速度）（发射速度）导导区别发射速度和环绕速度区别发射速度和环绕速度（1 1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道球引力上升一定的高度，进入运动轨道 （2 2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度当卫星地球做匀速圆周运动的线速度当卫星“贴着贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度 导导注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度牛顿的设想过程牛顿的设想过程导导(3min):1.组成星球的物质靠引力吸引在一起随星球自转。如果某质量分组成星球的物质靠引力吸引在一起随星球自转。如果某质量分布均匀的星球自转周期为布均匀的星球自转周期为T，万有引力常量为，万有引力常量为G，为使该星球不至，为使该星球不至于瓦解，该星球的密度至少是于瓦解，该星球的密度至少是?2.双星系统中：双星系统中：O点离质量较大的星体较远（点离质量较大的星体较远（）若在若在O点放一物体，则物体受两星体的万有引力合力为零（点放一物体，则物体受两星体的万有引力合力为零（）双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大（双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大（）3.例：此双星系统中体积较小成员能例：此双星系统中体积较小成员能“吸食吸食”另一颗体积较大星另一颗体积较大星体的表面物质，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不体的表面物质，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变。判断：变。判断：它们做圆周运动的万有引力保持不变（它们做圆周运动的万有引力保持不变（）它们做圆周运动的角速度不断变小（它们做圆周运动的角速度不断变小（）质量较大星体圆周运动轨迹的半径变大，线速度变大（质量较大星体圆周运动轨迹的半径变大，线速度变大（）议议自由展示展展1.能否发射一颗周期为能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？的人造地球卫星？2.将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？3.发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运行速度大又说明什么？发射速度大说明什么？卫星运行速度大又说明什么？4.发射探月卫星和火星探测器，发射速度为多大？发射探月卫星和火星探测器，发射速度为多大？5.关于第一宇宙速度，判断：关于第一宇宙速度，判断：它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度（）它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度（它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度（）它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度（它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度（）它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度（它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度（）1.组成星球的物质靠引力吸引在一起随星球自转。如果某质量分组成星球的物质靠引力吸引在一起随星球自转。如果某质量分布均匀的星球自转周期为布均匀的星球自转周期为T，万有引力常量为，万有引力常量为G，为使该星球不至，为使该星球不至于瓦解，该星球的密度至少是于瓦解，该星球的密度至少是?2.双星系统中：双星系统中：O点离质量较大的星体较远（点离质量较大的星体较远（）若在若在O点放一物体，则物体受两星体的万有引力合力为零（点放一物体，则物体受两星体的万有引力合力为零（）双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大（双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大（）3.例：此双星系统中体积较小成员能例：此双星系统中体积较小成员能“吸食吸食”另一颗体积较大星另一颗体积较大星体的表面物质，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不体的表面物质，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变。判断：变。判断：它们做圆周运动的万有引力保持不变（它们做圆周运动的万有引力保持不变（）它们做圆周运动的角速度不断变小（它们做圆周运动的角速度不断变小（）质量较大星体圆周运动轨迹的半径变大，线速度变大（质量较大星体圆周运动轨迹的半径变大，线速度变大（）评评2.冥冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，同时绕它王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，同时绕它们连线上的们连线上的O点做匀速圆周运动点做匀速圆周运动O点到冥王星的距离为两者点到冥王星的距离为两者连线距离的八分之一，关于冥王星与卡连线距离的八分之一，关于冥王星与卡戎的（戎的（）A质量之比为质量之比为8 1 B向心力大小之比为向心力大小之比为1 7C角速度大小之比为角速度大小之比为 1 7 D线速度大小之比为线速度大小之比为1 71.某星球第一、二宇宙速度的关系某星球第一、二宇宙速度的关系 ，半径为，半径为R的星球，宇的星球，宇航员在该星球上以初速度航员在该星球上以初速度v0竖直向上抛出一个质量为竖直向上抛出一个质量为m的物体，的物体，不计空气阻力，经不计空气阻力，经t秒后物体落回手中秒后物体落回手中在该星球表面上至少以多大的初速度在该星球表面上至少以多大的初速度水平水平抛出一个物体，抛出一个物体，物体将不再落回星球表面？物体将不再落回星球表面？在该星球表面上至少以多大的初速度在该星球表面上至少以多大的初速度竖直竖直抛出一个物体，抛出一个物体，物体将不再落回星球表面？物体将不再落回星球表面？展展D区别发射速度和环绕速度区别发射速度和环绕速度（1 1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道球引力上升一定的高度，进入运动轨道 （2 2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度当卫星地球做匀速圆周运动的线速度当卫星“贴着贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度 评评注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度一、宇宙速度一、宇宙速度 评评(8min):1.宇宙速度与运动轨迹的关系宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v发发 km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动时，卫星绕地球做匀速圆周运动.(2)7.9 km/sv发发 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆.(3)11.2 km/sv发发 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动，卫星绕太阳做椭圆运动.(4)v发发16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间外的空间.7.911.216.7评评(8min):P1、P2为两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星为两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图做匀速圆周运动。图2中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，的平方，两条曲线分别表示两条曲线分别表示P1、P2周围的周围的a与与r2的反比关系，它们左端点的反比关系，它们左端点横坐标相同。则横坐标相同。则()AP1的平均密度比的平均密度比P2的大的大BP1的的“第一宇宙速度第一宇宙速度”比比P2的小的小Cs1的向心加速度比的向心加速度比s2的大的大Ds1的公转周期比的公转周期比s2的大的大AC评展展检整理本节内容练一练：练一练：我国成功发射了我国成功发射了“神舟九号神舟九号”载人飞船，假设飞船绕地球做匀速圆载人飞船，假设飞船绕地球做匀速圆周运动，下列正确的是周运动，下列正确的是()A飞船的运行速度小于地球的第一宇宙速度飞船的运行速度小于地球的第一宇宙速度B若知道飞船运动的周期和轨道半径，再利用引力常量，就可算若知道飞船运动的周期和轨道半径，再利用引力常量，就可算出地球的质量出地球的质量C若宇航员从船舱中慢慢若宇航员从船舱中慢慢“走走”出并离开飞船，飞船速率将减小出并离开飞船，飞船速率将减小D若有两个这样的飞船在同一轨道上，相隔一段距离一前一后沿若有两个这样的飞船在同一轨道上，相隔一段距离一前一后沿同一方向绕行，只要后一飞船向后喷气加速，则两飞船一定能实现同一方向绕行，只要后一飞船向后喷气加速，则两飞船一定能实现对接对接AB检