1、,目标定位,1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度. 2.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系. 3.了解我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情.,学案4 飞出地球去,知识探究,自我检测,一、三个宇宙速度,知识探究,问题设计,牛顿曾提出过一个著名的思想实验：如图1所示，从高山上水平抛出一个物体，当抛出的速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为人造地球卫星.据此思考并讨论以下问题：,图1,(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？ 答案 当抛出速度较小时，物体做平抛运动.当物体刚好不落回地面时，物体做匀速圆周运动.
2、,(2)若地球的质量为M，物体到地心的距离为r，引力常量为G，试推导物体刚好不落回地面时的运行速度.若物体紧贴地面飞行，其速度大小为多少？(已知地球半径R6 400 km，地球质量M5.981024 kg),要点提炼,宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度. 1.第一宇宙速度v17.9 km/s (1)推导,(2)理解：第一宇宙速度是人造地球卫星的 发射速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的 运行速度，又称环绕速度. 2.第二宇宙速度v2 km/s，是从地面上发射物体并使之脱离 束缚的 发射速度，又称脱离速度. 3.第三宇宙速度v3 km/s，是从地面上发射物体并使之脱离 束缚的 发射速度，
3、又称逃逸速度.,最小,最大,11.2,地球,最小,16.7,太阳,最小,问题设计,如图2所示，圆a、b、c的圆心均在地球的自 转轴线上.b、c的圆心与地心重合，卫星环绕 地球做匀速圆周运动，据此思考并讨论以下 问题： (1)三条轨道中可以作为卫星轨道的是哪条？为什么？,二、人造地球卫星的运动特点,图2,答案 b、c轨道都可以.因为卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，而万有引力是始终指向地心的，故卫星做匀速圆周运动的向心力必须指向地心，因此b、c轨道都可以，a轨道不可以.,(2)卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力定律和向心力公式推导卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.,要点
4、提炼,1.所有卫星的轨道平面过 . 2.卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系 根据万有引力提供卫星绕地球运动的向心力，即有：,地心,小,小,小,大,问题设计,同步卫星也叫通讯卫星，它相对于地面静止，和地球自转具有相同的周期，即T24 h.已知地球的质量M61024 kg，地球半径R6 400 km，引力常量G6.671011 Nm2/kg2.请根据以上信息以及所学知识探究： (1)同步卫星所处的轨道平面.,三、同步卫星,答案 假设卫星的轨道在某一纬线圈的上方跟着地球的自转做同步地匀速圆周运动，卫星运动的向心力由地球对它的引力的一个分力提供.由于另一个分力的作用将使卫星轨道靠向
5、赤道，故只有在赤道上方，同步卫星才能稳定的运行.,(2)同步卫星的离地高度h.,要点提炼,同步卫星的特点 1.定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内. 2.定周期：运转周期与地球自转周期相同，T24 h. 3.定高度(半径)：离地面高度为36 000 km. 4.定速率：运行速率为3.1103 m/s.,典例精析,一、宇宙速度的理解 例1 假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的( ),答案 B,二、人造卫星的运动规律 例2 如图3所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨 道上运行的三颗人造卫星，a和b的质量相等，且小
6、 于c的质量，则( ) A.b所需向心力最小 B.b、c的周期相等且大于a的周期 C.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度,图3,答案 ABD,三、对同步卫星规律的理解及应用 例3 我国“中星11号”商业通信卫星是一颗同步卫星，它定点于东经98.2度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是( ) A.运行速度大于7.9 km/s B.离地面高度一定，相对地面静止 C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等,解析 “中星11号”是地球同步卫星，距地面有一定的高度，运行速度要小于7.
7、9 km/s，A错误. 其位置在赤道上空，高度一定，且相对地面静止，B正确.,同步卫星与静止在赤道表面的物体具有相同的角速度，但半径不同，由ar2知，同步卫星的向心加速度大，D错误. 综上分析，正确选项为B、C. 答案 BC,课堂要点小结,1.(对宇宙速度的理解)我国发射了一颗绕月运行 的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，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 ，地球上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,自我检测,1,2,3,4
8、,1,2,3,解析 星球的第一宇宙速度即为围绕星球做圆周运动的轨道半径为该星球半径时的环绕速度，由万有引力提供向心力即可得出这一最大环绕速度.,答案 B,4,2.(对宇宙速度的理解)已知地球自转的角速度为7.29105 rad/s，月球到地球中心的距离为3.84108 m.在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9103 m/s，第二宇宙速度为11.2103 m/s，第三宇宙速度为16.7103 m/s，假设地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，将( ) A.落向地面 B.成为地球的同步“苹果卫星” C.成为地球的“苹果月亮” D.飞向茫茫宇宙,1,2,3,D,4,3.(
9、人造卫星运动的规律)如图4所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是( ),1,2,3,图4,4,1,2,3,A.根据v 可知，运行速度满足vAvBvC B.运转角速度满足ABC C.向心加速度满足aAaBaC D.运动一周后，A最先回到图示位置,4,1,2,3,4,1,2,3,答案 C,4,1,2,3,4.(对同步卫星规律的理解)由于通信和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的( ) A.质量可以不同 B.轨道半径可以不同 C.轨道平面可以不同 D.速率可以不同,4,1,2,3,答案 A,4,
