高中物理 第5章5.4 飞出地球去课件 沪科版必修2

54飞出地球去飞出地球去核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练5.4课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.理解第一宇宙速度，了解第二、理解第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度第三宇宙速度2了解人类冲出地球，飞向宇宙的艰难历程了解人类冲出地球，飞向宇宙的艰难历程和伟大成就，同时了解我国航天工作者的丰功和伟大成就，同时了解我国航天工作者的丰功伟绩伟绩重点难点：人造地球卫星的相关问题及第一宇重点难点：人造地球卫星的相关问题及第一宇宙速度的计算宙速度的计算课前自主学案课前自主学案一、三个宇宙速度一、三个宇宙速度1第一宇宙速度第一宇宙速度要想发射人造卫星，必须具有足够的速度，发射要想发射人造卫星，必须具有足够的速度，发射人造卫星最小的发射速度称为第一宇宙速度，又人造卫星最小的发射速度称为第一宇宙速度，又叫地面附近的环绕速度叫地面附近的环绕速度v_ _.7.9km/s2第二宇宙速度第二宇宙速度飞出地球去飞出地球去 当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于_时，它绕地球运行的轨迹就不再是时，它绕地球运行的轨迹就不再是圆形，而是椭圆形当卫星的速度等于或大于圆形，而是椭圆形当卫星的速度等于或大于_时，卫星就会脱离地球的引力不再时，卫星就会脱离地球的引力不再绕地球运行，成为绕太阳运行的人造行星或飞到绕地球运行，成为绕太阳运行的人造行星或飞到其他行星上去，我们把其他行星上去，我们把_称为第二宇称为第二宇宙速度，又叫宙速度，又叫_7.9km/s11.2km/s11.2km/s脱离速度脱离速度3第三宇宙速度第三宇宙速度飞出太阳系飞出太阳系当物体的速度等于或大于当物体的速度等于或大于_时，物体时，物体便将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇便将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间中去，我们把宙空间中去，我们把_称为第三宇宙称为第三宇宙速度，又叫地面附近的速度，又叫地面附近的_16.7km/s16.7km/s逃逸速度逃逸速度思考感悟思考感悟我国于我国于2010年发射了一个火星探测器，试问这个年发射了一个火星探测器，试问这个探测器大体以多大的速度从地球上发射？探测器大体以多大的速度从地球上发射？提示：提示：火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/svv7.9 km/s时：卫星绕地球旋转，时：卫星绕地球旋转，其轨道或者是圆或者是椭圆如果是椭圆，地球其轨道或者是圆或者是椭圆如果是椭圆，地球位于一个焦点上位于一个焦点上当当16.7 km/sv11.2 km/s时：卫星脱离地球时：卫星脱离地球的束缚，成为太阳系的一颗的束缚，成为太阳系的一颗“小行星小行星”当当v16.7 km/s时：卫星脱离太阳的引力束缚时：卫星脱离太阳的引力束缚跑到太阳系以外的空间中去跑到太阳系以外的空间中去即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1一颗人造地球卫星以初速度一颗人造地球卫星以初速度v发射后，可绕地发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度为球做匀速圆周运动，若使发射速度为2v，该卫星，该卫星可能可能()A绕地球做匀速圆周运动，周期变大绕地球做匀速圆周运动，周期变大B绕地球运动，轨道变为椭圆绕地球运动，轨道变为椭圆C不绕地球运动，成为太阳系的人造行星不绕地球运动，成为太阳系的人造行星D挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙中宙中解析：解析：选选C.人造地球卫星以初速度人造地球卫星以初速度v发射，可绕发射，可绕地球做匀速圆周运动，则发射速度满足地球做匀速圆周运动，则发射速度满足7.9 km/sv11.2 km/s，所以发射速度为，所以发射速度为2v时，时，2v15.8 km/s，即发射速度一定大于第二宇宙，即发射速度一定大于第二宇宙速度速度11.2 km/s，卫星一定脱离地球束缚，成为，卫星一定脱离地球束缚，成为太阳系的人造行星太阳系的人造行星C选项正确选项正确二、人造地球卫星二、人造地球卫星1.人造卫星的轨道人造卫星的轨道卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引卫星绕地球做匀速圆周运动时由地球对它的万有引力充当向心力，地球对卫星的万有引力指向地心，力充当向心力，地球对卫星的万有引力指向地心，而做匀速圆周运动的物体的向心力时刻指向它做圆而做匀速圆周运动的物体的向心力时刻指向它做圆周运动的圆心因此卫星绕地球做匀速圆周运动的周运动的圆心因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道当然也应存在着与赤道平面成某一空的极地轨道当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道，只要圆心在地心，就可能是卫星绕角度的圆轨道，只要圆心在地心，就可能是卫星绕地球运行的圆轨道如图地球运行的圆轨道如图541.图图541三、地球同步卫星的特点三、地球同步卫星的特点地球同步卫星是指在赤道平面内，以和地球自转地球同步卫星是指在赤道平面内，以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运动的卫星，同步卫角速度相同的角速度绕地球运动的卫星，同步卫星又叫通讯卫星同步卫星有以下几个特点：星又叫通讯卫星同步卫星有以下几个特点：1周期一定：同步卫星在赤道上空相对地球静周期一定：同步卫星在赤道上空相对地球静止，它绕地球的运动与地球自转同步，它的运动止，它绕地球的运动与地球自转同步，它的运动周期就等于地球自转的周期，即周期就等于地球自转的周期，即T24 h.2角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度等于地球自转的角速度4环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，都是动的线速度的大小是一定的，都是3.08 km/s.5向心加速度大小一定：所有同步卫星由于到向心加速度大小一定：所有同步卫星由于到地心距离相同，所以，它们绕地球运动的向心加地心距离相同，所以，它们绕地球运动的向心加速度大小都相同，约为速度大小都相同，约为0.23 m/s2.即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3据报道，我国数据中继卫星据报道，我国数据中继卫星“天链一号天链一号01星星”于于2008年年4月月25日在西昌卫星发射中心发射升空，日在西昌卫星发射中心发射升空，经过经过4次变轨控制后，于次变轨控制后，于5月月1日成功定点在东经日成功定点在东经77赤道上空的同步轨道关于成功定点后的赤道上空的同步轨道关于成功定点后的“天天链一号链一号01星星”，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A运行速度大于运行速度大于7.9 km/sB离地面高度一定，相对地面静止离地面高度一定，相对地面静止C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大度大D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等大小相等课堂互动讲练课堂互动讲练第一宇宙速度的理解和计算第一宇宙速度的理解和计算已知地球半径为已知地球半径为R，地球表面重力加速度为，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响，不考虑地球自转的影响(1)推导第一宇宙速度推导第一宇宙速度v1的表达式；的表达式；(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为地面高度为h，求卫星的运行周期，求卫星的运行周期T.【方法总结】【方法总结】第一宇宙速度是在天体表面发第一宇宙速度是在天体表面发射卫星的最小发射速度，也是卫星近射卫星的最小发射速度，也是卫星近“地地”最最大环绕速度，不同天体的第一宇宙速度一般不大环绕速度，不同天体的第一宇宙速度一般不同求解第一宇宙速度常用两种方法：同求解第一宇宙速度常用两种方法：人造地球卫星的分析人造地球卫星的分析如图如图542所示，所示，a、b、c是地球大气层是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗行星，外圆形轨道上运行的三颗行星，a和和b质量相等且质量相等且小于小于c的质量，则的质量，则()Ab所需向心力最小所需向心力最小Bb、c的周期相同且大于的周期相同且大于a的周期的周期Cb、c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a的向的向心加速度心加速度Db、c的线速度大小相等，且小于的线速度大小相等，且小于a的线速度的线速度图图542【答案答案】ABD卫星变轨问题分析卫星变轨问题分析(2011年宁夏固原高一考试年宁夏固原高一考试)发射地球同步卫发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点，然后经点火，使其沿椭圆轨道火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道卫星送入同步圆轨道3，轨道，轨道1、2相切于近地点相切于近地点Q.轨道轨道2、3相切于远地点相切于远地点P，如图，如图543所示则所示则在卫星分别在在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下轨道上正常运行时，以下说法正确的是说法正确的是()A卫星在轨道卫星在轨道3上的速率大于在轨道上的速率大于在轨道1上的速率上的速率B卫星在轨道卫星在轨道3上的角速度小于在轨道上的角速度小于在轨道1上的角上的角速度速度C卫星在轨道卫星在轨道1上经过上经过Q点时的加速度大于它在点时的加速度大于它在轨道轨道2上经过上经过Q点时的加速度点时的加速度D卫星在轨道卫星在轨道2上经过上经过P时的加速度等于它在轨时的加速度等于它在轨道道3上经过上经过P点时的加速度点时的加速度图图543【答案答案】BD【方法总结方法总结】在讨论有关卫星的题目时，关在讨论有关卫星的题目时，关键是明确：向心力、轨道半径、线速度、角速键是明确：向心力、轨道半径、线速度、角速度和周期彼此影响，互相联系，只要其中的一度和周期彼此影响，互相联系，只要其中的一个量确定了，其他的量也就不变了，只要一个个量确定了，其他的量也就不变了，只要一个量发生变化，其他的量也都随之发生变化不量发生变化，其他的量也都随之发生变化不管是定性分析还是定量计算，都要依据下列关管是定性分析还是定量计算，都要依据下列关系式加以讨论：系式加以讨论：本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用