第三章 第四节 人造卫星 宇宙速度-2020-2021学年高中物理必修2【导学教程】同步辅导（教科版）课件PPT

第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 第四节　人造卫星　宇宙速度 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 一、人造卫星 1．卫星的发射 地球对周围的物体有引力作用，因而抛出的物体要落回地面。当物体速度足够大时，物体就永远不会落回到地面上来，它将围绕地球运动，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，地球卫星的向心力是由地球对卫星的___________________来充当的。 万有引力 基础知识落实 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 2．卫星的运行规律 卫星在轨道上运行时，卫星的轨道可视为圆形，这样卫星受到的万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力。 设地球的质量为M，卫星的轨道半径为r，线速度大小为v，角速度为ω，周期为T，向心加速度为a。 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 (1)运行速度：由eq \f(GMm,r2)＝meq \f(v2,r)，得：v＝ eq \r(\f(GM,r))。 (2)角速度：由eq \f(GMm,r2)＝mω2r，得：ω＝ eq \r(\f(GM,r3))。 (3)周期：由eq \f(GMm,r2)＝meq \f(4π2,T2)r，得：T＝ eq \r(\f(4π2r3,GM))。 (4)向心加速度：由eq \f(GMm,r2)＝ma，得：a＝eq \f(GM,r2)。 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 二、宇宙速度 1．第一宇宙速度：使卫星能环绕地球运行所需的_____发射速度，其大小为v1＝___________，又称环绕速度。 2．第二宇宙速度：使人造卫星脱离________的引力束缚，不再绕_______运行，从_______表面发射所需的最小速度，其大小为v2＝__________，又称脱离速度。 7.9 km/s 最小 地球 地球 地球 11.2 km/s 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 3．第三宇宙速度：使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v3＝_____________，也叫逃逸速度。 16.7 km/s 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 如果要发射一个火星探测器，试问这个探测器将大体以多大的速度从地球上发射？ 提示：火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/s＜v＜16.7 km/s。 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 1．关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是 A．第一宇宙速度又叫环绕速度 B．第一宇宙速度又叫脱离速度 C．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D．第一宇宙速度跟地球的半径无关 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 答案　A 解析　第一宇宙速度又叫环绕速度，A对，B错。根据Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)可知环绕速度与地球的质量和半径有关，C、D错。 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 2. (2015·福建)如图3－4－1所示，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则 图3－4－1 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 答案　A A.eq \f(v1,v2)＝eq \r(\f(r2,r1))　　　　　 B.eq \f(v1,v2)＝eq \r(\f(r1,r2)) C.eq \f(v1,v2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r2,r1)))2 D.eq \f(v1,v2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r1,r2)))2 解析　对人造卫星，根据万有引力提供向心力eq \f(GMm,r2)＝meq \f(v2,r)，可得v＝eq \r(\f(GM,r))。所以对于a、b两颗人造卫星有eq \f(v1,v2)＝eq \r(\f(r2,r1))，故选项A正确。 第三章 万有引力定律 JK·物理·必修2 菜 单 3．(2015·全国新课标Ⅱ)由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道。当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行。已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103 m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103 m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图3－4－