3.4 宇宙速度与航行 课件-2022-2023学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

3.4 宇宙速度与航天 深圳市格致中学高中物理组 从古至今人类的探索 敦煌飞天壁画 哈利波特与飞行扫帚 人类通过神话、科幻表达飞天梦想 翟志刚在太空行走 现代科技使飞天成为现实 卫星发射场景 太原卫星发射中心 西昌卫星发射中心 如何把物体发射到太空呢？ 如何把物体发射到太空呢？ 假设地球质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，离地心的距离为r，求飞行器的速度v。 思路？ 地球对飞行器的万有引力提供飞行器需要的向心力 发射速度最小的卫星是近地卫星，一般在100~200km的高度飞行，而地球半径R=6400km，可近似认为近地卫星在地面附近飞行，r≈R。 7.9km/s叫做第一宇宙速度 第一宇宙速度 7.9km/s这个速度是物体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，也叫环绕速度，是人造地球卫星的最小发射速度。 由 可知，r越小，v越大，因此这个速度是所有卫星速度中的最大值。 是卫星做匀速圆周运动的最大环绕速度。 第一宇宙速度 1、第一宇宙速度：航天器在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度， ，是最大环绕速度，也是最小的发射速度。 【思考问题】你还能用其它方法计算第一宇宙速度吗？ 2、计算方法 第二宇宙速度 v=7.9km/s 7.9km/s<v<11.2km/s 第一宇宙速度 v=11.2km/s 第二宇宙速度 发射速度等于或大于11.2km/s，飞行器将克服地球引力，永远离开地球。这个速度叫做第二宇宙速度，也叫做脱离速度，是卫星挣脱地球引力的最小发射速度。 第三宇宙速度 v=7.9km/s 7.9km/s<v<11.2km/s v=11.2km/s 第一宇宙速度 第二宇宙速度 v=16.7km/s 第三宇宙速度 类推，挣脱太阳引力束缚的最小发射速度叫做第三宇宙速度，也叫做逃逸速度，数值是16.7km/s. 三个宇宙速度的含义   数值 意义 第一宇宙速度 ____ km/s 物体在 绕地球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙速度 ____ km/s 在地面附近发射飞行器使其克服 引力，永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度 ____ km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱 引力束缚，飞到太阳系外的 地面发射速度 7.9 11.2 16.7 地球附近 地球 太阳 最小 (多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(　　) A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2 B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度 C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度 D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 √ √ √ 人造地球卫星 1.人造地球卫星 (1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示. (2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心. 人造地球卫星 人造地球卫星 地球同步卫星（静止轨道卫星） (1)位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它的角速度跟地球的自转角速度相同，广泛应用于通信，又叫静止轨道卫星. 地球同步卫星（静止轨道卫星） (2)特点 ①定周期：所有地球同步卫星周期均为T＝24 h. ②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东. 地球同步卫星（静止轨道卫星） ④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变. ⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也是确定的. [针对训练2]　(多选)(2021·河北高二学业考试)已知我国某颗量子通信卫星的轨道距地面高度约为500 km，该高度低于地球同步卫星轨道距地面高度，该量子通信卫星和地球同步卫星均绕地球做匀速圆周运动，则该量子通信卫星绕地球运行的(　　) A．周期比地球同步卫星的运行周期长 B．周期比地球同步卫星的运行周期短 C．线速度比地球同步卫星的线速度大 D．线速度比地球同步卫星的线速度小 √ √ 3.4 宇宙速度与航天 深圳市格致中学高中物理组 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eq \f(1,81)，月球的半径约为地球半径的eq \f(1,4)，地球上的第一宇宙速度约