人造卫星运动

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1、人造卫星【学习目标】1．了解卫星的发射运行等情况2．了解飞船飞入太空的情况3．知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度【自主学习】1．第一宇宙速度7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而如人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径越大，则所需的线速度相应越小。2．若实际发射卫星的的速度大于7.9km/s且小于11.2km/s，则卫星绕地球做椭圆运动。卫星如做椭圆运动，它在各点的速度大小是不同的。由可粗略看出，r变大时，v变小。3．在求解有关人造卫星的的习题时，一定要注意卫星离地面高度与卫星绕地球做匀速

2、圆周运动的轨道半径是两个不同的概念。4．第二、第三宇宙速度虽然数值上比第一宇宙速度大不多，但要达到这一速度是相当困难的。【典例分析】例1．月球的质量约为地球的1/81，半径约为地球半径的1/4，地球上第一宇宙速度约为7.9km/s，则月球上第一宇宙速度月为多少？例2．人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度ω做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，R、ω这三个物理量之间的关系是（）例3．在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上，有一隔热陶瓷片自动脱落，则陶瓷片的运动情况是（）A．平抛运动B．自由落体运动C．仍

3、按原轨道做匀速圆周运动D．做速圆周运动，逐渐落后于航天飞机例4．随着我国“神舟五号”宇宙飞船的发射和回收成功。标志着我国的航天技术已达到世界先进水平。如图所示，质量为m的飞船绕地球在圆轨道Ⅰ上运行时，半径为r1，要进入半径为r2的更高的圆轨道Ⅱ，必须先加速进入一个椭圆轨道Ⅲ，然后再进入圆轨道Ⅱ。已知飞船在圆轨道Ⅱ上运动速度大小为v，在A点通过发动机向后以速度大小为u（对地）喷出一定质量气体，使飞船速度增加到v′进入椭圆轨道Ⅲ。已知量为m、r1、r2、v、v′、u。求：（1）飞船在轨道I上的速度和加速度大小。（2）发动机喷出气体的

4、质量Δm。拓展1：2003年10月15日9时整，我国“神舟”五号载人飞船发射成功，飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全返回。若把“神舟”五号载人飞船的绕地运行看作是在同一轨道上的匀速圆周运动，已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g。设“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期为T、地球表面的重力加速度为g、地球半径为R，用T、g、R能求出哪些与“神舟”五号载人飞船有关的物理量？分别写出计算这些物理量的表达式（不必代入数据计算）。拓展2：2003年10月15日，我国神舟五号载人飞船成功发射。标志着我国的航天事业发展到了很高

5、的水平。飞船在绕地球飞行的第5圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的圆形轨道。已知地球半径为R，地面处的重力加速度为g。求：（1）飞船在上述圆轨道上运行的速度v；（2）飞船在上述圆轨道上运行的周期T。例5．（同步卫星）发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地轨道上，在卫星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点，如图所示。两次点火过程都为A，远地点为B。在卫星沿椭圆轨道（远地点B在同步轨道上）使卫星沿切向方向加速，并且点火时间很短。已知同步卫星的运动周期为T，地球

6、的半径为R，地球表面重力加速度为g，求：（1）卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大小；（2）卫星同步轨道距地面的高度。拓展3：右图为某报纸的一篇科技报道，你能发现其中的科学性问题吗？请通过必要的计算加以说明。下面的数据在你需要时可选用。引力常量G＝6.7×10−11N·m2/kg2；地球表面重力加速度g＝10m/s2；地球半径R＝6.4×106m；地球自转周期（T＝8.6×104s；地球公转周期T＇＝3.2×107s。π2＝10；70～80的立方根约取4.2）【基础巩固】1．利用所学的知识，推导第一宇宙速度的表达式。2．在

7、某星球上，宇航员用弹簧称称得质量为m的砝码的重为F，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期是T。根据上述数据，试求该星球的质量3．地球的同步卫星距地面高h约为地球半径R的5倍，同步卫星正下方的地面上有一静止的物体A，则同步卫星与物体A的向心加速度之比是多少？若给物体A以适当的绕行速度，使A成为近地卫星，则同步卫星与近地卫星的向心加速度之比为多少？4．我们国家在1986年成功发射了一颗实用地球同步卫星，1999年至今已几次将“神州”号从宇宙飞船送入太空。在某次实验中，飞船在空中飞行了36h，绕地球24圈。那么同步卫星与

8、飞船在轨道上正常运转相比较（）A．卫星运转周期比飞船大C．卫星运转加速度比飞船大B．卫星运转速率比飞船大D．卫星离地高度比飞船大5．甲、乙两颗人造地球卫星在同一轨道平面上的不同高度处同向运行，甲距地面高度为地球半径的0.5倍，乙甲距地面高度为地球半径的5倍，两卫