2018-2019學年高考物理 主題一 曲線運動與萬有引力定律 第三章 萬有引力定律 1.3.4 人造衛(wèi)星 宇宙速度課件 教科版.ppt

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1、1.3.4 人造衛(wèi)星 宇宙速度,一、人造衛(wèi)星 [觀圖助學],我國宇航員翟志剛在太空中離開飛船后而不落回地面，是否是由于宇航員不再受到地球的引力作用？ 答案 不是。宇航員在太空中離開飛船后，依然繞地球運動，受到地球的引力提供向心力。,1.衛(wèi)星是一些_______的或_______的在太空中繞行星運動的物體。 2.1895年，_______宇航先驅齊奧爾科夫斯基在《天地幻想和天球引力效應》論文中，率先提出制造_______________的設想。 3.1957年10月4日_______成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。 [理解概念] 判斷下列說法的正誤。 (1)發(fā)射人造地球衛(wèi)星需要足夠大的速度。(

2、) (2)衛(wèi)星繞地球運行不需要力的作用。( ) (3)衛(wèi)星的運行速度隨軌道半徑的增大而增大。( ),自然,人工,俄國,人造地球衛(wèi)星,蘇聯,√,,,二、宇宙速度 [觀圖助學] 在一部叫《光速俠》的電影中，有一個叫Daniel Light的家伙，他擁有以光速奔跑的能力。根據所學物理知識分析，如果“光速俠”要以光速從紐約跑到洛杉磯救人，可能實現嗎？,答案 不可能實現。當人或物體的速度達到第二宇宙速度時，會脫離地球，到達外太空，即在地表運動的速度不能超過第一宇宙速度7.9 km/s。,三個宇宙速度,7.9,11.2,16.7,勻速圓周,地球,太陽,最小,[理解概念] 判斷下列說法的正誤。 (1)第

3、一宇宙速度是能使衛(wèi)星繞地球運行的最小發(fā)射速度。( ) (2)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s。( ) (3)第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時近地點的速度。( ),√,,,人造地球衛(wèi)星,[觀察探究] 地球上空分布著許多的同步衛(wèi)星，在地面上的人看來，始終靜止不動，請思考：,(1)這些同步衛(wèi)星是否就真的靜止不動呢？ (2)這些同步衛(wèi)星有什么共同的特點呢？ 答案 (1)這些同步衛(wèi)星都在繞地心做勻速圓周運動，地球的萬有引力提供向心力。(2)衛(wèi)星相對于地面靜止，因此衛(wèi)星繞地球運動的周期一定等于地球自轉的周期。,[探究歸納] 1.人造衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時，由地

4、球對它的萬有引力提供向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道。當然也存在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道。,人造地球衛(wèi)星的三種軌道,3.地球同步衛(wèi)星 (1)概念：相對于地面靜止且與地球自轉具有相同周期的衛(wèi)星，叫做地球同步衛(wèi)星。 (2)特點 ①確定的轉動方向：和地球自轉方向一致； ②確定的周期：和地球自轉周期相同，即T＝24 h； ③確定的角速度：等于地球自轉的角速度； ④確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合； ⑤確定的高度：離地面高度固定不變(3.6104 k

5、m)； ⑥確定的環(huán)繞速率：線速度大小一定(3.1103 m/s)。,[試題案例] [例1] (2018云南宣威市四中高一下期末)(多選)如圖1所示，a、b是兩顆繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，它們距地面的高度分別是R和2R(R為地球半徑)。下列說法中正確的是( ),圖1,答案 CD,[針對訓練1] (多選)我國“中星11號”商業(yè)通信衛(wèi)星是一顆同步衛(wèi)星，它定點于東經98.2度的赤道上空，關于這顆衛(wèi)星的說法正確的是( ) A.運行速度大于7.9 km/s B.離地面高度一定，相對地面靜止 C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大 D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等,答案

6、BC,[觀察探究] 發(fā)射衛(wèi)星，要有足夠大的速度才行，請思考：,宇宙速度及其理解,(1)在不同高度的所有衛(wèi)星中，哪個高度的所有衛(wèi)星最容易發(fā)射？ (2)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素是什么？,(1)“最小發(fā)射速度”：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因為發(fā)射衛(wèi)星要克服地球對它的引力。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運行軌道，而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。,2.第二宇宙速度 人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度越大，衛(wèi)星最終運行時離地球就越遠。當衛(wèi)星的發(fā)射速度達到或超過11.2 km/s時，衛(wèi)星將脫離地球的束縛，成為太陽系中的“人造行星”，1

7、1.2 km/s稱為人造衛(wèi)星的第二宇宙速度。 3.第三宇宙速度 當衛(wèi)星的發(fā)射速度達到或超過16.7 km/s時，衛(wèi)星將掙脫太陽的束縛，飛到太陽系以外的空間。,[試題案例] [例2] 宇航員站在某星球表面，從高h處以初速度v0水平拋出一個小球，小球落到星球表面時，與拋出點的水平距離是x，已知該星球的半徑為R，引力常量為G，求： (1)該星球的質量M； (2)該星球的第一宇宙速度。 【思維導圖】,[針對訓練2] (2018山西太原市高一下期末)2018年2月，我國首顆電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”在酒泉衛(wèi)生發(fā)射中心成功發(fā)射，標志著我國地震監(jiān)測和地球物理探測正式邁入太空。衛(wèi)星質量約為730 kg，運行

8、的高度為500 km，通過兩極的太陽同步軌道，對同一地點的重訪周期為5天。下列說法正確的是( ) A.“張衡一號”繞地球運行的速度大于第一宇宙速度 B.“張衡一號”繞地球運行的周期為5天 C.“張衡一號”的加速度小于地面的重力加速度 D.“張衡一號”的軌道平面與地球赤道平面共面,答案 C,分析衛(wèi)星變軌問題,【針對練習】 如圖2所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運行，在P點變軌后進入軌道2做勻速圓周運動。下列說法正確的是( ),A.不論在軌道1還是在軌道2運行，衛(wèi)星在P點的速度都相同 B.不論在軌道1還是在軌道2運行，衛(wèi)星在P點的加速度都相同 C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度 D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同的速度,圖2,解析 衛(wèi)星在軌道1運行到P點時需要加速才能進入軌道2運行，因此衛(wèi)星在兩軌道的P點時速度不同，但所受力相同，加速度相同；衛(wèi)星在軌道1運行時在不同位置所受萬有引力大小、方向均不同，則加速度也不同；衛(wèi)星在軌道2做勻速圓周運動，在不同位置速度方向不同，只有選項B正確。 答案 B,