7.4 宇宙速度 课件— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册

第七章　万有引力与宇宙航行 学习目标 1.会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义. 2.了解人造地球卫星的历史及现状，认识同步卫星的特点. 3.了解人类对太空的探索历程和我国载人航天工程的发展. 1．第一宇宙速度(环绕速度) (1)推导：对于近地人造卫星，轨道半径r近似等于地球半径R＝6 400 km，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地面上所受的重力，取g＝9.8 m/s2，则 7.9 km/s就是卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。 ①由公式知，卫星轨道半径的最小值是地球半径R，当半径r>R,绕行速度v′＜v＝7.9 km/s，所以v＝7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大绕行速度。 ②当卫星的线速度小于7.9 km/s时，万有引力大于卫星所需的向心力，卫星将向圆心运动而落回地面。所以，要将卫星送入轨道，必须使发射速度v0≥v＝7.9 km/s，故v＝7.9 km/s是人造卫星的最小发射速度。 对第一宇宙速度(环绕速度)的理解 2．第二宇宙速度(脱离速度) 在地面附近发射飞行器，使之能够脱离地球的引力作用永远离开地球所需的最小发射速度，称为第二宇宙速度，其大小为11.2 km/s。 3．第三宇宙速度(逃逸速度) 在地面附近发射飞行器，使之能够脱离太阳的引力作用飞到太阳系以外所需的最小发射速度，称为第三宇宙速度，其大小为16.7 km/s。 4．卫星的轨道 (1)卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。 (2)卫星绕地球沿圆轨道运行时，地心是轨道的圆心。 (3)人造地球卫星的三种轨道： ①赤道轨道，卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方； ②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空； ③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。如图1所示。 图1 例1.已知火星的半径为R，火星的质量为m火，引力 常量为G，则火星的第一宇宙速度为                  . 练习1：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 ，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为（ ） A.0.