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5 宇宙航行,1知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 2掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系 3了解人造卫星的相关知识及我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情.,1牛顿的设想 如图651所示，当物体的_足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地球表面，成为一颗绕地球转动的_,人造地球卫星,图651,初速度,人造地球卫星,2原理,匀速圆周,万有引力,思考1：卫星离地面越高，其线速度是越大还是越小？,1假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则 ( ) A根据公式vr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍,答案 CD,宇宙速度,7.9,匀速圆周运动,11.2,地球,16.7,太阳,最小,思考2：下列说法是否正确： (1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s. ( ) (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.( ) 提示：卫星绕地球做圆周运动飞行时的轨道半径越小，其线速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s，(1)错；地球卫星的最小发射速度为7.9 km/s，即第一宇宙速度 (1)错 (2)对,2.关于宇宙速度，下列说法正确的是 ( ) A第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小发射速度 B第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 D第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度 答案 A,3关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是( ) A第一宇宙速度又叫环绕速度 B第一宇宙速度又叫脱离速度 C第一宇宙速度跟地球的质量无关 D第一宇宙速度跟地球的半径无关,答案 A,1957年10月_成功发射了第一颗人造卫星； 1969年7月美国“阿波罗11号”登上_； 2003年10月15日我国航天员_踏入太空； 2007年10月24日我国“嫦娥一号”发射升空； 2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务 2010年10月1日18时59分57秒“嫦娥二号”卫星在西昌卫星发射中心发射成功,梦想成真,苏联,月球,杨利伟,2011年11月3日和14日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器两次成功对接 2012年6月16日，“神舟九号”飞船及三名宇航员顺利升空,4如图652所示，宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中会完全失重，下列说法中正确的是 ( ) A宇航员仍受万有引力的作用 B宇航员受力平衡 C宇航员受万有引力和向心力 D宇航员不受任何作用力,图652,解析 在绕地球做匀速圆周运动的空间站中，宇航员仍受万有引力作用，万有引力充当向心力，对支持物不再有压力，对悬挂物不再有拉力，处于完全失重状态，所以此时宇航员受且只受万有引力的作用A项正确 答案 A,人造卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关系 卫星在轨道上运行时，若卫星的轨道为圆形，则卫星受到的万有引力全部提供卫星做匀速圆周运动的向心力 设卫星的轨道半径为r，线速度大小为v，角速度大小为，周期为T，向心加速度大小为a. 根据万有引力定律、牛顿第二定律和向心力公式得,人造卫星的运动规律,【典例1】 如图653所示，是同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，下列说法正确的是 ( ),图653,答案 C,(1)人造卫星运动问题的处理思路： 将人造卫星视为绕地球(或其他天体)做匀速圆周运动，所需向心力等于地球(或其他天体)对卫星的万有引力，即：,(2)人造卫星的轨道及特点 人造卫星的轨道有：赤道轨道、极地轨道及其他轨道如图654所示 轨道特点 所有的轨道圆心都在地心,图654,【跟踪1】 设地球的半径为R，质量为m的卫星在距地面高为2R处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，则 ( ),答案 AC,1.第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是最小发射速度 2当在地面上以7.9 km/sv11.2 km/s的速度发射卫星时，该卫星的轨道是椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上 3三个宇宙速度分别为三种不同情况下在地面附近的最小发射速度不同星球的第一宇宙速度不同,对三个宇宙速度的理解,答案 B,第一宇宙速度的推导方法 对于近地人造卫星，轨道半径r近似等于地球半径R6 400 km，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地面上所受的重力，取g9.8 m/s2，则,【跟踪2】 金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍那么(g取10 m/s2)： (1)金星表面的自由落体加速度是多大？ (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,地球同步卫星有七个“一定” (1)运行方向一定：同步卫星的运行方向与地球的自转方向一致 (2)周期一定：运转周期与地球自转周期相同，T24 h； (3)角速度一定：等于地球自转角速度 (4)轨道平面一定：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内； (5)高度一定：离地面高度为36 000 km； (6)速率一定：运转速率均为3.1103 m/s； (7)向心加速度的大小一定：均约为0.23 m/s2.,同步卫星,【典例3】 下面关于同步通信卫星的说法中，不正确的是 ( ) A同步通信卫星和地球自转同步卫星的高度和速率都是确定的 B同步通信卫星的高度、速度、周期中，有的能确定，有的不能确定，可以调节 C我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低 D同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小,答案 B,对于同步卫星、通信卫星、近地卫星、极地卫星等一些特殊卫星要注意加以理解、辨析要注意同步卫星的特殊性，不管什么卫星在轨道上运行时，都是受到的万有引力全部提供向心力，产生向心加速度，因此卫星及卫星上任何物体都处于完全失重状态,【跟踪3】 我国在2012年5月26日成功发射了“中星2A”通信广播地球同步卫星在某次实验中，飞船在空中飞行了36 h，环绕地球24圈那么，同步卫星与飞船在轨道上正常运转相比较 ( ) A同步卫星运转周期比飞船大 B同步卫星运转速率比飞船大 C同步卫星运转加速度比飞船大 D同步卫星离地高度比飞船大,解析 宇宙飞船在太空中环绕地球运转时，飞船就相当于地球的一颗卫星，此卫星与同步卫星相比有一些不同，但也有相同之处，那就是万有引力提供向心力由万有引力定律和牛顿第二定律得,答案 AD,疑难突破2 卫星、飞船的发射和变轨问题 1.发射速度与环绕速度,2稳定运行和变轨运行,典例剖析 【典例】 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图655所示当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是 ( ),图655,A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大小大于它在轨道2上经过Q点时的加速度大小 D卫星在轨道2上经过P点时的加速度大小等于它在轨道3上经过P点时的加速度大小,答案 BD,【审题技巧】 卫星变轨问题是天体运动中的难点，处理此类问题有以下两点技巧：,(2)卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度相同,【我来冲关】 探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比( ) A.轨道半径变小 B向心加速度变小 C线速度变小 D角速度变小,答案 A,【状元微博】 卫星、飞船变轨问题的处理方法 (1)卫星、飞船做圆周运动,(3)飞船对接问题 两飞船实现对接前应处于高低不同的两轨道上，目标船处于较高轨道，在较低轨道上运动的对接船通过合理地加速，可以提升高度并追上目标船与其完成对接.,一、宇宙速度 1下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是 ( ) A第一宇宙速度v17.9 km/s，第二宇宙速度v211.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发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体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 D第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度,答案 CD,2假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的 ( ),答案 B,二、卫星的运动规律 3绕地球运行的人造地球卫星的质量、速率、卫星与地面间距离三者之间的关系是 ( ) A质量越大，离地面越远，速率越小 B质量越大，离地面越远，速率越大 C与质量无关，离地面越近，速率越大 D与质量无关，离地面越近，速率越小,答案 C,4两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TATB18，则轨道半径之比和运动速率之比分别为 ( ) ARARB41，vAvB12 BRARB41，vAvB21 CRARB14，vAvB12 DRARB14，vAvB21,答案 D,三、同步卫星 5下列关于地球同步卫星的说法正确的是 ( ) A它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小 B它的周期、高度、速度都是一定的 C我们国家发射的同步通讯卫星定点在北京上空 D我国发射的同步通讯卫星也定点在赤道上空,解析 同步卫星的轨道平面过地心，且相对地面静止，只能在赤道上空，它的高度一定，速率一定，周期一定，与地球自转同步，故选项B、D正确 答案 BD,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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