2017-2018学年教科版必修二 3. 4 人造卫星 宇宙速度 学案
2017-2018学年教科版必修二    3. 4 人造卫星 宇宙速度     学案第3页

面静止的就是同步卫星,它必须在赤道线平面内,且距地面有确定的高度,而低于或高于该高度的人造卫星也是可以在赤道平面内运动的,不过由于它们的周期和地球自转的周期不相同,就会相对于地面运动.故正确选项为C、D.

二、第一宇宙速度的理解与计算

[导学探究] (1)不同天体的第一宇宙速度是否相同?第一宇宙速度的决定因素是什么?

(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?

答案 (1)不同.由=m得,第一宇宙速度v=,可以看出,第一宇宙速度的值取决于中心天体的质量M和半径R,与卫星无关.

(2)越大.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.

[知识深化]

1.第一宇宙速度:第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的绕行速度.

2.推导:对于近地人造卫星,轨道半径r近似等于地球半径R=6 400 km,卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地面上所受的重力,取g=9.8 m/s2,则

3.推广

由第一宇宙速度的两种表达式看出,第一宇宙速度的值由中心天体决定,可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度,都应以v=或v=表示,式中G为引力常量,M为中心天体的质量,g为中心天体表面的重力加速度,R为中心天体的半径.

4.理解

(1)"最小发射速度"与"最大绕行速度"

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.所以近地轨道的发射速度(第一宇宙速度)是发射人造卫星的最小速度.

②"最大绕行速度":由G=m可得v=,轨道半径越小,绕行速度越大,所以近地卫星的线速度(第一宇宙速度)是最大绕行速度.

(2)发射速度与发射轨道

①当7.9 km/s≤v发<11.2 km/s时,卫星绕地球运动,且发射速度越大,卫星的轨道半径越大,绕行速度越小.

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".