1、 第三章 万有引力与航天第4节 人造卫星、宇宙速度 授课年级：高一授课年级：高一 所教学科：高中物理所教学科：高中物理 授课教师：雷青龙授课教师：雷青龙 天行健 君子以自强不息一、牛顿的设想一、牛顿的设想 牛顿就曾设想牛顿就曾设想,从高山上用不同的水从高山上用不同的水平速度抛出物体平速度抛出物体,速度一次比一次大速度一次比一次大,则则落点一次比一次远落点一次比一次远,如不计空气的阻力如不计空气的阻力,当速度足够大时当速度足够大时,物体就永远不会落到物体就永远不会落到地面上来地面上来,而围绕地球旋转而围绕地球旋转,成为一颗人成为一颗人造地球卫星了。造地球卫星了。条件一：条件一：若把地球视为质量分
2、布均匀的球体，已若把地球视为质量分布均匀的球体，已知地球的质量为知地球的质量为 M，半径为半径为R，引力常为，引力常为G，不，不计空气阻力计空气阻力。（。（求出速度表达式）求出速度表达式）条件二：若已知地球表面的重力加速度条件二：若已知地球表面的重力加速度g，地球的，地球的 半径半径R，忽略地球自转，地球表面物体重，忽略地球自转，地球表面物体重 力等于万有引力。（求出速度表达式）力等于万有引力。（求出速度表达式）二、问题二、问题探究探究(小组合作讨论，并展示和讲解讨论结果小组合作讨论，并展示和讲解讨论结果)物体至少以多大速度抛出能绕地球做匀速圆周运动物体至少以多大速度抛出能绕地球做匀速圆周运动
3、？（任选一个条件）任选一个条件）条件一：若已知地球的质量为条件一：若已知地球的质量为 M=5.981024kg 半半 径径R=6400km，引，引G=6.6710-11Nm2/kg2 条件二：若已知地球表面的重力加速度条件二：若已知地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，地球的半径地球的半径R=6400km,（忽略地球自转，（忽略地球自转，地球表面物体重力等于万有引力）地球表面物体重力等于万有引力）请计算最小速度：请计算最小速度：思考：思考：月球有第一宇宙速度吗？如果没有，请说明理月球有第一宇宙速度吗？如果没有，请说明理由。如果有，应该如何求解？由。如果有，应该如何求解？1、若若vv7.9km
4、/s v1=7.9km/s三、宇宙速度三、宇宙速度2、若、若v=7.9km/s时，物体在地面附近绕时，物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动。地球做匀速圆周运动。4、若、若v11.2km/s，它就会克服地球的引力，它就会克服地球的引力，永远离开地球永远离开地球5、若、若v16.7km/s时，物体会挣脱太阳引力时，物体会挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外。束缚，飞到太阳系外。3、若、若11.2km/sv7.9km/s，物体绕地球运，物体绕地球运动的轨迹不是圆而是椭圆，但还在地球的引动的轨迹不是圆而是椭圆，但还在地球的引力范围之内。力范围之内。北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统思考思考1：卫星做匀速圆周运动
5、所需要的向心力由什么力提供？卫星做匀速圆周运动所需要的向心力由什么力提供？思考思考2：卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半 径满足什么关系？径满足什么关系？四、人造卫星运行规律四、人造卫星运行规律概念辨析概念辨析发射速度和运行速度1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。2、运行（环绕）速度：是指卫星进入轨道后 绕地球做匀速圆周运动的速度。1GMvrr v宇宙速度均指发射速度第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度 课堂训练1、关于宇宙速度的说法，正确的是、关于宇宙速度的说法，正确的是()A第一宇
6、宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度B第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度C人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙 速度之间速度之间D第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度 课堂训练2、第一宇宙速度是物体在地球表面附近绕地球、第一宇宙速度是物体在地球表面附近绕地球 做匀速圆做匀速圆 周运动的速度，则有周运动的速度，则有()A被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大 B被发射的物体质量越小
7、，第一宇宙速度被发射的物体质量越小，第一宇宙速度 越大越大 C第一宇宙速度与被发射物体的质量无关第一宇宙速度与被发射物体的质量无关 D第一宇宙速度与地球的质量有关第一宇宙速度与地球的质量有关 课堂训练3、若取地球的第一宇宙速度为、若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的质量是地球质，某行星的质量是地球质 量的量的6倍，半径是地球半径的倍，半径是地球半径的1.5倍，此行星的第一宇宙速度倍，此行星的第一宇宙速度 约为约为()A16 km/s B32 km/s C4 km/s D2 km/s 课堂训练4 4、如图，同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，正确的是、如图，同一轨道平面内的三颗人造地球卫星，正确的是()A.A.根据根据 ，可知，可知 v vA A v vB B F FB B F FC CC.C.角速度角速度 w wA A w wB B w wC CD.D.向心加速度向心加速度 a aA A a aB B a aC Cgrv 感谢各位老师和同学！感谢各位老师和同学！谢谢观赏谢谢观赏
