教科版物理必修2 第三章 第4节 人造卫星 宇宙速度2 深度剖析三个宇宙速度（讲义）

1、.高中物理深度剖析三个宇宙速度一、考点打破：考点考纲要求备注三个宇宙速度1. 掌握第一宇宙速度的计算方法。2. 理解三个宇宙速度的含义。人造卫星问题是万有引力定律应用部分的难点问题，是近几年高考命题的热点，这部分内容综合性很强，卫星的动力学问题、能量问题、宇宙速度和环绕速度的区别等知识点在近几年高考中频繁出现。二、重难点提示： 重点：掌握第一宇宙速度的计算方法。难点：三个宇宙速度的含义。一、三个宇宙速度1. 第一宇宙速度物体围绕地球做匀速圆周运动所需要的最小发射速度又叫最大环绕速度、近地环绕速度其值为：。第一宇宙速度的计算方法一：地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力。Gm，v。当h，

2、v，所以在地球外表附近卫星的速度是它运行的最大速度。其大小为r>>h地面附近时，7.9×103m/s。方法二：在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力，重力就是卫星做圆周运动的向心力。当r>>h时，ghg ，所以v17.9×103m/s。【要点诠释】对第一宇宙速度的理解1第一宇宙速度是最大的环绕速度是指其轨道为圆。假设为椭圆这7.9km/s那么为近地点的最小速度。2上式对其他天体也适用，R为天体半径，M为天体质量，g为天体外表的重力加速度，G为引力常量。2. 第二宇宙速度脱离速度假如卫星的速大于而小于，卫星将做椭圆运动。当卫星的速度等于或大

3、于的时候，物体就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星，或飞到其他行星上去，把叫做第二宇宙速度，第二宇宙速度是挣脱地球引力束缚的最小发射速度。3. 第三宇宙速度物体挣脱太阳系而飞向太阳系以外的宇宙空间所需要的最小发射速度叫做第三宇宙速度，又称逃逸速度，其值为：。应该熟记常识：地球公转周期1年，自转周期1天24小时86400s，地球外表半径6.4×103km，外表重力加速度g9.8 m/s2，月球公转周期30天，月球外表的重力加速度为g/6，月地间隔 为384400km。二、发射速度v与宇宙速度当发射速度v与宇宙速度分别有如下关系时，被发射物体的运动情况将有所不同。当vv1时

4、，被发射物体最终仍将落回地面；当v1vv2时，被发射物体将环绕地球运动，轨道为椭圆，成为地球卫星；当v2vv3时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星；当vv3时，被发射物体将从太阳系中逃逸。例题1 火星与地球的质量之比为a，半径之比为b，以下说法正确的选项是 A. 火星外表的第一宇宙速度与地球外表第一宇宙速度之比为B. 火星外表的重力加速度与地球外表的重力加速度之比为C. 火星外表附近运动的卫星与地球外表运动的卫星周期之比为D. 火星和地球的上空运行的卫星，其的比值为思路分析：设火星的第一宇宙速度为，地球上的第一宇宙速度为，那么，那么，选项A正确；由，得，选项B正确；由，得

5、，选项C正确；由，可知火星和地球上的比值为a，选项D错误。答案：ABC例题2 2021年10月8日，月全食带来的“红月亮亮相天空，引起人们对月球的关注。我国发射的“嫦娥三号探月卫星在环月圆轨道绕行n圈所用时间为t，如下图。月球半径为R，月球外表处重力加速度为g月，引力常量为G。试求：1月球的质量M；2月球的第一宇宙速度v1；3“嫦娥三号卫星离月球外表高度h。思路分析：1外表处引力等于重力，得。2第一宇宙速度为近地卫星运行速度，由万有引力提供向心力得所以月球第一宇宙速度。3卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力得，卫星周期，轨道半径rRh，解得。答案：1；2；3知识脉络总分值训练：宇航员在一个半径为R的星球上，以速度v0竖直上抛一个物体，经过t秒后物体落回原抛物点，假如宇航员想把这个物体沿星球外表程度抛出，而使它不再落回星球，那么抛出速度至少应是A. B. C. D. 思路分析