第3章 第4节 人造卫星 宇宙速度（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（教科版2019）

第4节　人造卫星　宇宙速度 核心素养导学 物理观念 (1)知道三个宇宙速度的含义。 (2)知道同步卫星和其他卫星的区别。 (3)了解发射速度与环绕速度的区别和联系。 科学思维 (1)会推导第一宇宙速度。 (2)会分析人造地球卫星的受力和运动情况，并能解决涉及人造地球卫星运动的问题。 科学态度与责任 了解宇宙航行的历程和进展，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 一、从幻想到现实——人造卫星 1．1895年，俄国宇航先驱 率先提出了制造并发射人造地球卫星的设想。 2．1957年10月4日，苏联将第一颗 送入环绕地球的轨道。 二、宇宙速度 1．对第一宇宙速度的理解： 第一宇宙速度是在地面上发射卫星的 速度，等于卫星围绕 做匀速圆周运动的速度。 齐奥尔科夫斯基 人造卫星 最小 地球表面 7.9 11.2 16.7 1.牛顿设想，如图所示把物体从高山上水平抛出，当速度足够大时 物体不再落回地面，成为人造地球卫星。 请对以下结论作出判断： (1)若物体的初速度v＝7.9 km/s时，物体将绕地球做匀速圆周运动。 ( ) (2)若物体的初速度v＞11.2 km/s，物体将绕地球做椭圆轨道运动。 ( ) (3)若物体的初速度v＞16.7 km/s，物体将挣脱地球的束缚。 ( ) (4)若物体的初速度满足7.9 km/s＜v＜11.2 km/s，物体将绕地球做椭圆轨道运动。 ( ) (5)发射同步卫星的最小发射速度为7.9 km/s。 ( ) √ × × √ × 2.我国在西昌卫星发射中心发射的第45颗北斗导航卫星属地球静止轨道卫星。 请对以下结论作出判断： (1)该卫星可以定点在北京市的正上方。 ( ) (2)该卫星运行的速度小于第一宇宙速度。 ( ) (3)该卫星只能定点在赤道平面内。 ( ) (4)该卫星的运行周期为24 h。 ( ) (5)该卫星与同轨道上的其他卫星具有相同的质量。 ( ) × √ √ √ × (2)意义：①第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度。 ②第一宇宙速度也是人造卫星做匀速圆周运动的最大环绕速度。 (3)对“最小发射速度”与“最大环绕速度”的理解 ①“最小发射速度”：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力。近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度。 [针对训练] 1．若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度为 (　　) A．16 km/s　 B．32 km/s C．4 km/s D．2 km/s 3．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是 (　　) A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 新知学习(二)|人造地球卫星的运动分析 [重点释解] 1．人造地球卫星的轨道 由于卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有 引力提供，故卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合， 其运行轨道可分为如下三类(如图所示)： (1)赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。 (2)极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。 (3)任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度θ(0＜θ＜90°)。 [典例体验] [典例1]　(多选)如图所示的三颗人造地球卫星，则下列说法正确的是(　　) A．卫星可能的轨道为a、b、c B．卫星可能的轨道为a、c C．静止轨道卫星可能的轨道为a、c D．静止轨道卫星可能的轨道为a [解析]　卫星的轨道平面可以在赤道平面内，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度。但是由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心，因此卫星可能的轨道一定不会是b。静止轨道卫星只能位于赤道的正上方，所以静止轨道卫星可能的轨道为a。 [答案]　BD /方法技巧/ 地球静止轨道卫星的六个“一定” [针对训练] 1．(多选)如图中的四种虚线轨迹，可能是人造地球卫星轨道的是 (　　) 解析：人造地球卫星靠地球对卫星的万有引力提供向心力而绕地球做匀