粤教版物理必修第二册14第三章第四节宇宙速度与航天.pdf

第四节宇宙速度与航天

1．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．

2．了解人造卫星的有关知识，会分析人造地球卫星的受

力和运动情况并解决涉及人造卫星运动的相关问题．

学习任务

3．知道静止轨道卫星的特点．

4．了解宇宙航行的历程与发展，感受人类对未知世界的

探索精神及物理模型的重要性．

知识点一宇宙速度

1．第一宇宙速度

(1)航天器环绕地球做匀速圆周运动．设地球质量为M，航天器质量为m、速度

为v、到地心的距离为r，地球对航天器的引力是航天器做圆周运动所需的向心

力．有＝m，解得v＝．

(2)数值：在近地轨道上运行的航天器到地心的距离r可近似等于地球的半径R，

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把地球的质量M＝5.97×10kg和地球平均半径R＝6.37×10m代入后算出：

v＝＝7.9km/s，称为第一宇宙速度，也叫环绕速度．

2．第二宇宙速度

航天器一旦发射速度大于等于11.2km/s，航天器就会挣脱地球的引力，不再绕

地球运行，而是绕太阳运动或飞向其他行星．因此人们将v＝11.2km/s称为第

二宇宙速度，又叫逃逸速度．

3．第三宇宙速度

如果要使航天器挣脱太阳的引力，飞出太阳系，其发射速度至少要达到v＝16.7

km/s，这一速度称为第三宇宙速度．

第一宇宙速度是最大环绕速度也是最小发射速度．

1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大．()

(2)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10km/s．()

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(3)在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9km/s．()

[答案](1)×(2)×(3)√

知识点二人造卫星与遨游太空

1．静止轨道卫星

静止轨道卫星指与地球相对静止的卫星．这种卫星的轨道平面与赤道平面重合，

并且位于赤道上空一定的高度上．地心位于卫星轨道的中心．静止轨道卫星绕

地球运动的角速度大小和方向与地球自转的角速度大小和方向都相同，周期是

24小时．

2．遨游太空

1957年10月4日，苏联发射了第一颗人造地球卫星．

1969年7月20日，美国发射“阿波罗11号”宇宙飞船，实现人类第一次登月．

2003年10月15日，中国“神舟五号”飞船成功发射，把我国第一位宇航员杨

利伟送入太空．

不同国家发射的静止轨道卫星离地面高度是否相同？

提示：相同．

2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)静止轨道卫星可以“静止”在北京的上空．()

(2)所有静止轨道卫星的离地高度都相同．()

(3)不同国家发射的静止轨道卫星具有不同的轨道．()

[答案](1)×(2)√(3)×

3．填空

假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射

人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的________倍．

[答案]

如图所示，在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动．

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