第三章 4.人造卫星 宇宙速度 5.太空探索(选学)-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

4．人造卫星　宇宙速度 5．太空探索(选学) 课程标准 核心素养 1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 2.理解人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系 3.知道同步卫星的特点 物理观念：宇宙速度、近地卫星和同步卫星 科学思维：由万有引力提供向心力得出卫星环绕规律 科学探究：探究人造卫星运行规律 科学态度与责任：万有引力定律在卫星环绕问题中的应用。为我国的航天事业做出贡献 一、从幻想到现实——人造卫星　宇宙速度 1．1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基率先提出制造并发射人造地球卫星的设想。 2．1957年10月4日苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。 3．宇宙速度 数值 意义 第一宇宙速度 7.9km/s 使卫星能环绕地球运行所需的最小速度。 第二宇宙速度 11.2km/s 使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度。 第三宇宙速度 16.7km/s 要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。 二、世界航天发展史　我国航天事业取得的成就　展望未来 1．1957年10月4日苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道，震惊了全世界。 2．1969年7月16日，美国发射“阿波罗11号”载人飞船第一次把人送上月球。 3．2003年10月15日，中国第一艘载人飞船“神舟五号”成功发射，中国首位航天员杨利伟成为浩瀚太空的第一位中国访客。 4．2008年9月25日，中国第三艘载人飞船“神舟七号”成功发射，三名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空。 5．“天宫一号”是中国首个目标飞行器和空间实验室，于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射。 6．2016年9月，中国成功发射“天宫二号”。 7．“嫦娥一号”是我国首颗绕月探测卫星，与2007年10月24日成功发射升空，而“嫦娥三号”则携带“玉兔号”月球车顺利登录月球。 8．2016年1月11日，中国政府正式批复首次火星探测任务。 1．判断正误 (1)第一宇宙速度是能使卫星绕地球运行的最小发射速度。(　　) (2)人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s。(　　) (3)要发射一颗人造地球卫星，发射速度必须大于16.7 km/s。(　　) 答案：　(1)√　(2)×　(3)× 2．链接实景 若要发射火星探测器，试问这个探测器应大约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。 学生用书第65页 知识点一　宇宙速度的理解 发射卫星，要有足够大的速度才行。 (1)怎样求地球的第一宇宙速度？不同星球的第一宇宙速度是否相同？ (2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？ 提示：　(1)根据G＝m，得v＝。可见第一宇宙速度由地球的质量和半径决定，不同星球的第一宇宙速度不同。 (2)轨道越高，需要的发射速度越大。 1．第一宇宙速度 (1)万有引力提供向心力：由G＝m得v1＝＝ m/s≈7.9×103 m/s。 (2)重力提供向心力：由mg＝得v1＝＝ m/s≈7.9×103 m/s。 注意：第一宇宙速度公式v1＝和v1＝同样适用于其他天体，其中m地、R、g为对应天体的质量、天体半径、天体表面的重力加速度。 2．最小发射速度与最大环绕速度 (1)“最小发射速度”：如果发射速度低于第一宇宙速度，因为受到地球引力作用，发射出去的卫星就会再回到地球上，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。 (2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由G＝m可得v＝，轨道半径越小，线速度越大，所以在所有卫星中，近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。 3．发射速度与卫星的轨道关系 (1)当7.9 km/s≤v发<11.2 km/s时，卫星绕地球做椭圆运动。 (2)当11.2 km/s≤v发<16.7 km/s时，卫星绕太阳旋转，成为太阳系一颗“小行星”，或绕其他行星旋转，成为其他行星的一颗卫星。 (3)当v发≥16.7 km/s时，卫星脱离太阳的引力束缚跑到太阳系以外的空间中去。 (2022·湖北黄冈高二期末)2021年5月15日上午，我国首次火星探测任务天问一号探测器成功着陆火星，迈出了中国星际探测征程的重要一步，我国成为第三个成功着陆火星的国家。已知地球半径约为火星半径的2倍，地球密度约为火星密度的1.6倍，则地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值约为(　　) A． B． C． D． B　[根据万有引力提供向心力，得G＝m，则第一宇宙速度为v＝，又由M＝ρ×πR3，解得v＝，所以地球第