2017-2018学年粤教版必修2 万有引力定律的应用 飞向太空 第1课时 学案
2017-2018学年粤教版必修2   万有引力定律的应用 飞向太空    第1课时  学案第5页

  (1)第一宇宙速度(环绕速度):v1=7.9 km/s,物体在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度.

  (2)第二宇宙速度(脱离速度):v2=11.2 km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.

  (3)第三宇宙速度(逃逸速度):v3=16.7 km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.

  2.对第一宇宙速度的理解和推导:

  (1)认识:第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度.

  (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)理解:第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度,也是最小发射速度.

  3.发射速度与发射轨道:

  (1)当11.2 km/s>v发≥7.9 km/s时,卫星绕地球运动,其轨道是圆或椭圆,地球位于一个焦点上,且发射速度越大,椭圆的半长轴越大.

  (2)当16.7 km/s>v发≥11.2 km/s时,卫星绕太阳旋转,成为太阳系的一颗"小行星".

  (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.

  4.地球同步卫星及特点:

  (1)概念:指相对于地面静止的卫星,又叫通讯卫星.

  (2)六个"一定"

  ①运行方向一定:同步卫星的运行方向与地球的自转方向一致;

  ②周期一定:运转周期与地球自转周期相同,T=24 h;

  ③角速度一定:等于地球自转角速度;

  ④轨道平面一定:所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内;

  ⑤高度一定:所有同步卫星离地面高度相同,均约为36 000 km;

  ⑥速率一定:所有同步卫星的环绕速率相同.

  【深度思考】

  (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.由第一宇宙速度的计算式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.