宇宙航行预习提纲

课题：宇宙航行㈠ 班级： 学生姓名： 日期： 【学习目标】

1.了解人造卫星的有关知识，知道其运动规律。 2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 3.搞清环绕速度与轨道半径的关系。 【学习重点】

1.会利用万有引力定律分析卫星的环绕速度与半径、周期与半径的关系 2.了解三个宇宙速度的有关知识 【预习指导】

1.地球对周围的物体有______________的作用，因而抛出的物体要___________。但是，抛出的初速度越大，物体就会飞得越______________。如果没有_____________，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，将围绕地球转动，成为一颗绕地球运动的______________。

2.第一宇宙速度的表达式是______________或______________。 推导过程:

3.三个宇宙速度

第一宇宙速度：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所必须达到的最小速度，也是人造卫星绕地球表面做圆周运动的环绕速度。

另外第一宇宙速度是卫星相对于地心的线速度。地面上发射卫星时的发射速度，是卫星获得的相对地面的速度与地球自转速度的合速度。所以赤道上自西向东发射卫星可以节省一定的能量。

第二宇宙速度：

是飞行器克服地球的引力，离开地球束缚的速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞到其他行星上去的飞行器的最小发射速度。其值为：________。

第三宇宙速度：

在地面附近发射一个飞行器，使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须达到的速度。其值是_________。

【知识拓展】—人造地球卫星 1.人造地球卫星的轨道特点：

提示：卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力

三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空；③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。

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2.卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，由此推出：卫星的绕行速度、角速度、周期与半径r的关系。

Mmv2GM①由G2m得v，r越大，v越小。

rrr②由_________得_________，r越大，_________越小。 ③由_________得_________，r越大，_________越大。 式中r是卫星运行轨道到地球球心的距离。 3.运行速度

对于卫星的速度要区分发射速度和运行速度，发射速度是指将卫星发射到空中的过程中，在地面上卫星获得的速度。发射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度时，卫星做以地球为焦点的椭圆轨道运动。

运行速度是指卫星在正常轨道上运动时的速度，如果卫星做圆周运动，根据万有引力提供向心力推导运行速度与半径的关系（设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，运行速度为v，引力常量为G）

显然，第一宇宙速度也是所有绕地球作圆周运动的最大运行速度。

例题1、人造地球卫星的第一宇宙速度为7．9 km/s，已知月球质量是地球质量的1/81，地球半径是月球半径的3．8倍，对于月球“近月卫星”的环绕速度约为（ ）

A．1．0 km/s B．1．7 km/s C．2．0 km/s D．1．5 km/s

例题2、一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，已知卫星的第一宇宙速度是v1＝7.9km/s，求：

（1）这颗卫星运行的线速度多大？ （2）它绕地球运动的向心加速度多大？

（3）质量为1kg的仪器放在卫星内的平台上，仪器的重力多大？它对平台的压力有多大？

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课题：宇宙航行㈡ 班级： 学生姓名： 日期： 【学习目标】

1.进一步了解人造卫星的有关知识。 2.了解有关同步卫星的知识。

3.了解有关卫星的发射和运行以及卫星的超重和失重。 【课堂导学】

知识点一 同步卫星

同步卫星指在赤道平面内，以和地球自转角速度相同的角速度绕地球运动的卫星。同步卫星也叫地球静止卫星。

同步卫星有以下几个特点： 1、周期一定

2.角速度一定

3.轨道一定

4．运行速度一定

例题1、设地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω，引力常量为G，则有关同步卫星的说法中正确的有（ ）

A．同步卫星的离地高度为h3GM2； B．同步卫星的离地高度为h3GM2R；

C．同步卫星的角速度为ω，线速度大小为3GM D．同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内。

例题2、下面关于地球同步卫星即静止卫星的说法中正确的有（ ） A. 同步卫星和地球自转同步，则卫星的高度和速率被确定。 B. 同步卫星的角速度虽已确定，但高度和速率可以选择。

C. 已知我国发射的第一颗人造地球卫星的周期是114分，可判断它离地面的高度比同步卫星低。 D. 同步卫星的速率比第一颗人造地球卫星的速率小。 知识点二 人造卫星的发射速度和运行速度

发射速度是指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度。要发射一颗人造卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。因此，第一宇宙速度又是最小的发射速度，卫星离地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星（近地卫星）的发射速度最小，其运行速度即第一宇宙速度。

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运行速度是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度，根据v半径越大，卫星的运行速度就越小。

思考：由v越小呢？

例题3、将卫星发射至近地圆轨道1（如图所示），然后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：

A．卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率。 B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度。

C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。

D．卫星在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。

知识点三 人造卫星的超重和失重

人造卫星在发射升空的过程中，火箭带着卫星产生向上的加速度，卫星以及其中的物体处于超重状态；卫星在轨道上运行，只受万有引力作用，卫星处于完全失重状态。

例题4、一地球卫星高度等于地球半径，用弹簧秤将一物体悬挂在卫星内．物体在地球表面受的重力为98 N，则它在卫星中受地球的引力为________N，物体的质量为________kg，弹簧秤的读数为________N．

GM可知，卫星越高，rGM可知，卫星越高，半径越大，卫星的运行速度就越小，是否意味着发射速度就rP 1 2 3 Q

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