第三章　4　人造卫星　宇宙速度-5　太空探索(选学)（课件 学案 练习，3份打包） 教科版（2019）必修 第二册

4　人造卫星　宇宙速度 5　太空探索(选学) ［学习目标］　1.知道三个宇宙速度的含义，会计算第一宇宙速度(重点)。2.知道人造卫星的轨道特点和运行规律，能区别同步卫星、近地卫星和其他卫星(难点)。 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、宇宙速度 牛顿曾提出过一个著名的理想实验：如图所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将绕地球运动，成为人造地球卫星(不计空气阻力)。据此思考并讨论以下问题： (1)当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？ (2)已知地球的质量为m地，地球半径为R，引力常量为G，若物体紧贴地面飞行而不落回地面，此时是什么力提供物体做圆周运动的向心力？其速度大小为多少？ (3)在地球表面附近重力近似等于万有引力，若已知地球半径为R≈6 400 km，地球表面附近的重力加速度取10 m/s2，试粗略估算物体环绕地球表面做圆周运动的线速度大小。 _____ 1.第一宇宙速度 (1)定义：使卫星能环绕地球运行所需的　　　　　速度。 (2)大小：v=　　　　　。 (3)含义：是人造卫星　　　　　发射速度，也是卫星的最大绕行速度。 2.第二宇宙速度 (1)定义：使人造卫星脱离地球的引力束缚，　　　　　　　　　，从地球表面发射所需的最小速度。 (2)大小：　　　　　　。 3.第三宇宙速度 (1)定义：使物体脱离太阳的束缚而　　　　　　，从地球表面发射所需的最小速度。 (2)大小：　　　　　　。 1.以下太空探索实践中需要的发射速度是多少？ “嫦娥”奔月　　　　天问探火　无人外太阳系 空间探测器 _____ 2.不同天体的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？ _____ (1)我国向月球发射的“嫦娥二号”卫星在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s。 (　　) (2)三个宇宙速度指的都是发射速度。 (　　) (3)由v=知，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比低轨道卫星更容易。 (　　) 例1　(2023·攀枝花市高一统考)我国发射的绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为 (　　) A.0.4 km/s B.1.8 km/s C.11 km/s D.36 km/s 例2　(2023·乐山市期中)理论研究表明，任一星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系为v2=v1，已知某星球的半径为地球半径的一半，其表面的重力加速度大小为地球表面重力加速度的，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，不计其他星球的影响，忽略自转，则该星球的第二宇宙速度约为 (　　) A.2.8 km/s B.3.95 km/s C.5.59 km/s D.15.8 km/s 二、人造地球卫星　太空探索 1.人造地球卫星的轨道 卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类(如图所示) (1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。 (2)极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上方。 (3)任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。 2.近地卫星、同步卫星、极地卫星和月球 (1)地球同步卫星：轨道半径约为地球半径的6.6倍，离地面高度约36 000 km处，周期与地球自转周期　　　　　　。其中一种的轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向　　　　　　，因其相对地面静止，也称静止卫星。 (2)近地卫星：地球表面附近的卫星，r≈R；线速度大小v≈7.9 km/s，周期T=≈85 min，分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大速度和最小周期。 (3)极地卫星：轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星，运行时能到达南北极上空。 (4)月球绕地球的公转周期T=27.3天，月球和地球间的平均距离约38万千 ... ...