7.4宇宙航行课件高一下学期物理人教版(1)2

7.4宇宙

航行、、嫦娥奔月敦煌飞天壁画万户飞天古老的飞天梦想如图所示从高山上水平抛出一物体，据此思考以下问题：1)抛出速度较小时，物体做什么运动？2)抛出速度较大时，落地点位置有何变化？3)物体刚好不落回地面时，做什么运动？一、宇宙速度(1)建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动(2)基本思路：向心力由地球对卫星的万有引力提供

请计算：已知地球半径R=6400km，地球质量M=6.0×1024kg，卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？一、宇宙速度

如果不知道地球的质量，但知道地球表面的重力加速度g，如何求宇宙第一速度

v？由则一、宇宙速度公式也适用于其他天体有关第一宇宙速度的计算问题。(1)定义：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。(M为地球质量；R为地球球体半径)(2)公式：(g为地球表面重力加速度；R为地球球体半径)地球的第一宇宙速度大小为7.9km/s。1.1.第一宇宙速度

理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于7.9km/s，又小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于11.2km/s

时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把

11.2km/s叫作第二宇宙速度。1.2.第二宇宙速度

达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。1.3.第三宇宙速度东方红1号卫星

1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功，开创了中国航天史的新纪元。二.地球卫星墨子号量子卫星北斗导航卫星2.1.我国的发射的卫星2.2.不同轨道的地球卫星

在地球的周围，有许多的卫星在不同轨道上绕地球转动。请思考：（1）这些卫星运动所需要的向心力由什么力提供？这些卫星的轨道平面有什么特点？(2)卫星的动力学方程(r–

v–ω–T

的关系)rR2.3.卫星绕地球的运动、受力特点和动力学方程(1)近地卫星：地球表面附近的卫星r≈R

;线速度大小v≈7.9km/s(2)极地卫星：轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造卫星，运行时能到达南北极上空2.4.几种不同类型的绕地卫星(3)月球：绕地公转周期T=27.3天，与地球平均距离约38万千米，是地球半径的60倍(4)同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星。(2)特点：六个“一定”①转动方向一定：和地球自转方向一致；②周期一定：和地球自转周期相同，即T＝24h；③角速度一定：等于地球自转的角速度；2.5.地球同步卫星的六个“一定”④轨道平面一定：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合；⑤高度一定：离地面高度固定不变(约3.6×104km)；⑥速率一定：线速度大小一定。2.5.地球同步卫星的六个“一定”“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。v＝7.9km/s是最小的发射速度补充：第一宇宙速度--“最小发射速度”v＝7.9km/s是最大环绕速度补充：第一宇宙速度---“最大环绕速度”“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由

可得

，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度。三、地球同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的比较赤道上的物体近地卫星地球同步卫星向心力来源向心力方向重力、引力的关系线速度v1=v2=v3=角速度w1=w2=w3=向心加速度a1=a2=a3=课堂小结(1)被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大。(

)(2)地球的第一宇宙速度与地球的质量有关。(

)(3)由v＝

知，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星更容易。(

)×√×(大本p57)为使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射时所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系为v2＝

。已知某星球的半径为R，其表面的重力加速度大小为地球表面重力加速度g的

，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为例1√(大本p57)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道A.与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆B.与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤道是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D.与地球表面上的赤道是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的例2√√

(2022·杭师大附中高一期中)如图所示是一张人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面。下列说法正确的是A.a、b、c、d都有可能是卫星的轨道B.轨道a上卫星的线速度大于7.9km/sC.轨道c上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同D.仅根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，不能求出地球

质量例3√(多选)下列关于地球同步卫星的说法正确的是A.各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的B.地球同步卫星的角速度虽已确定，但高度和速率可以选择，高度增加，

速率增大，高度降低，速率减小，仍同步C.我国发射的某颗人造地球卫星的周期是114min，它的高度比地球同步

卫星低D.地球静止卫星可以定点在上海的正上方例4√√(2022·湖北卷)2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。下列说法正确的是A.组合体中的货物处于超重状态B.组合体的速度大小略大于第一宇宙速度C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小例5√

如图所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星。三颗卫星质量相同，线速度大小分别为vA、vB、