教师用书2018版 第6章 5宇宙航行.pdfVIP

5．宇宙航行 学 习 目标 知 识 脉 络 1.知道三个宇宙速度的含义和 数值，会计算第一宇宙速 度．(重点) 2.掌握人造卫星的线速度、角 速度、周期与轨道半径的关 系．(重点) 3.理解近地卫星、同步卫星的 区别．(难点) 4.掌握卫星的变轨问题． 难( 点) 人 造 地 球 卫 星 [先填空] 1．人造地球卫星的发射及原理 (1)牛顿设想： 如图6­5­1 甲所示，当物体被抛出的速度足够大时，它将围绕地球旋转而不 再落回地面，成为一颗人造地球卫星． 甲 乙 图6­5­1 (2)发射过程简介： 1 如图乙所示，发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时， 卫星的速度称为发射速度，使卫星进入地球轨道的过程也大致为三个阶段． 2．动力学特点 一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对它的 万有引力提供． 3．卫星环绕地球运动的规律 2 m m v Gm 由G E ＝m 可得v＝ E. 2 r r r [再判断] 1．发射人造地球卫星需要足够大的速度．(√) 2 ( ) ．卫星绕地球运行不需要力的作用． × 3．卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大．(×) [后思考] 人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力 的作用？ 图6­5­2 【提示】 不是，卫星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用来提供 向心力． [合作探讨] 在地球的周围，有许多的卫星在不同的轨道上绕地球转动，请思考： 2 图6­5­3 1 探讨 ：这些卫星的轨道平面有什么特点？ 【提示】 这些卫星的轨道平面都通过地心． 2 探讨 ：这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢？ 【提示】 卫星的线速度、角速度、周期都跟卫星的轨道半径有关． [核心点击] 1．人造卫星的轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引 力充当向心力．因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的 轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地 轨道．当然也存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道．如图6­5­4 所示． 图6­5­4 2．人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律． (1)常用关系式． Mm v2 4π2 2 G m mω r m r. ① ＝ ＝ ＝ r2 r T2 Mm mg G . ② ＝ 2 r Mm ③G ＝ma. 2 r (2)常用结论：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角