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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.理解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。 重点：1.第一宇宙速度的推导和理解。2.人造卫星的线速度、角速度、周期与半径的关系。3.分析、总结人造卫星问题的处理思路。难点：1.第一宇宙速度的理解。2.人造卫星的线速度、角速度、周期与半径的关系。一、人造地球卫星1.牛顿的设想：如图所示，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_。【答案】初速度 人造地球卫星2.原理：一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做_运动，向心力由地球对它的_提供,即则卫星在轨道上运行的线速度【答案】匀速圆周 万有引力【想一想】两颗卫星A、B的质量相等，距地面的高度分别为HA、HB，且HAHB，那么这两颗卫星做圆周运动所需的向心力哪个较大？提示：由于卫星绕地球做圆周运动的向心力等于地球对它的万有引力，即故距地面较近的A卫星的向心力较大。二、宇宙速度【判一判】(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。( )(3)要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 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，但若将某卫星在地面上以大于16.7 km/s的速度发射，该卫星会脱离太阳的束缚，而跑到太阳系以外的空间，(2)对，(3)错。三、梦想成真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。【答案】苏联 月球 杨利伟【想一想】“天宫一号”目标飞行器在距地面355 km的轨道上做圆周运动，它的线速度比7.9 km/s大还是小？提示：第一宇宙速度7.9 km/s是卫星(包括飞船)在地面上空做圆周运动飞行时的最大速度，是卫星紧贴地球表面飞行时的速度。“天宫一号”飞行器距离地面355 km，轨道半径大于地球半径，运行速度小于7.9 km/s。 一、 三个宇宙速度的理解【探究导引】如图是关于地球卫星的三个宇宙速度示意图，思考以下问题：(1)地球卫星一定绕地球做圆周运动吗？(2)宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的速度吗？(3)宇宙速度与卫星的质量是否有关？与地球的质量又是否有关？【要点整合】1.第一宇宙速度(环绕速度)(1)定义：又叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v=7.9 km/s。(2)推导设地球的质量为M,卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v：2.第二宇宙速度(脱离速度)在地面上发射物体，使之能够脱离地球的引力作用，成为绕太阳运动的人造行星或绕其他行星运动的人造卫星所必需的最小发射速度，其大小为11.2 km/s。3.第三宇宙速度(逃逸速度) 学&科&网Z&X&X&K在地面上发射物体,使之最后能脱离太阳的引力作用，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小速度，其大小为16.7 km/s。【特别提醒】(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/sva同，D正确。【总结提升】巧解卫星运动问题(1)建立模型：不管是自然天体(如月球)还是人造卫星，只要它们是在绕某一中心天体做圆周运动，就可以将其简化为质点的匀速圆周运动模型。(2)列方程求解：根据中心天体对环绕天体的万有引力提供向心力：列出合适的向心力表达式进行求解。 学#科# (3)巧用“黄金代换GM=gR2”若不知天体的质量M，但知道其表面的重力加速度g，则可利用物体在天体表面的重力等于万有引力，列出方程G=mg，继而“GM=gR2”，用“gR2”替代“GM”，将问题简单化。7.【解析】对绕地球表面做匀速圆周运动的卫星有对绕月球表面做匀速圆周运动的卫星有由以上两式代入数据解得v=1.76 km/s答案：1.76 km/s8.【解析】中子星的第一宇宙速度即为它表面卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径可近似认为是中子星的半径，且中子星对卫星的万有引力充当卫星的向心力，由答案：5.8107 m/s或5.8104 km/s
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