2018-2019学年高中人教版物理必修二第六章+第5节宇宙航行+Word版含答案

第5节　宇宙航行 核心素养关键词 知识体系 1.人造卫星环绕地球做匀速圆周运动，所需向心力由地球对卫星的万有引力提供. 2.第一宇宙速度为7.9 km/s，其意义为人造卫星的最小发射速度或最大环绕速度. 3.第二宇宙速度为11.2 km/s，其意义为物体摆脱地球引力的束缚所需要的最小发射速度. 4.第三宇宙速度为16.7 km/s，其意义为物体摆脱太阳引力的束缚所需要的最小发射速度. 5.地球同步卫星位于赤道正上方固定高度处，其周期等于地球的自转周期，即T＝24 h. / / 一、宇宙速度 1.第一宇宙速度 人造卫星绕地球运动的最大运行速度，也是卫星绕地球运动的最小地面发射速度，大小为 7.9 km/s. 2.第二宇宙速度 人造卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度，大小为11.2 km/s. 3.第三宇宙速度 人造卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，大小为16.7 km/s. 二、地球同步卫星 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，又叫通讯卫星. / 一、合作探究找规律 考点一　人造卫星 要使发射出去的人造卫星能够绕地球做圆周运动，则在地面发射时的速度需满足什么要求？根据天体运动的规律，在地面发射速度越大的卫星到达太空绕地球做圆周运动的速度越大还是越小？ 答：卫星在地面的发射速度须满足7.9 km/s≤v<11.2 km/s才能最终绕地球运行.在地面发射速度越大的卫星能上升的高度也就越大，根据v＝可知最终的运行速度就越小. 考点二　宇宙速度 发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考： / 1.不同星球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？ 2.把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？ 答：1.不同，根据G＝m，v＝，可见第一宇宙速度由星球的质量和半径决定. 2.轨道越高，需要的发射速度越大. 二、理解概念做判断 1.卫星绕地球运行不需要力的作用.(√) 2.卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大.(×) 3.第一宇宙速度与地球的质量无关.(×) 4.地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度.(×) 5.若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行.(√) / 要点1|人造卫星 1.人造卫星 (1)人造卫星的分类：主要有侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等. (2)人造卫星的两个速度 ①发射速度：指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度.卫星离地面越高，卫星的发射速度越大. ②绕行速度：指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度.根据v＝ 可知，卫星越高，半径越大，卫星的绕行速度就越小. 2.卫星的轨道 卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道. (1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期和半长轴的关系遵从开普勒第三定律. (2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心. (3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示. / 3.人造卫星问题的分析思路 设人造卫星的运行速度为v、角速度为ω、周期为T、向心加速度为an、轨道半径为r，人造卫星做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供 即：G＝m＝mrω2＝mr＝man，可推导出： ?当r增大时 /典例1　甲、乙两颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为8∶1，甲、乙的质量之比为2∶1，求： (1)地球对甲、乙的万有引力的大小之比F甲∶F乙； (2)甲、乙的向心加速度的大小之比a甲∶a乙； (3)甲、乙的运行周期之比T甲∶T乙； (4)甲、乙的运行速率之比v甲∶v乙. 【思路点拨】　绕地球运行的卫星由受到的地球的万有引力提供向心力.对甲乙两颗人造地球卫星分别列方程可以求出所 ... ...