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文本内容:
宇宙航行
7.4【学习目标】
1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.
2.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.
3.了解我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情.【知识要点】
一、人造地球卫星的运动特点
1.所有卫星的轨道平面过地心.
2.卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系GMm v24兀2=mco1r=m=ma=根据万有引力提供卫星绕地球运动的向心力，即有:1=等°”不越大，3越小.痣，r越大，7越大.47=2兀LrMr越大，p越小.
二、同步卫星⑶
①=同步卫星的特点
1.定轨道平面所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内.
2.定周期运转周期与地球自转周期相同，T=24h.
3.定高度半径离地面高度为36000km.
4.定速率:运行速率为
3.1X103m/s.
三、宇宙速度宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度.
1.第一宇宙速度vl=
7.9km/s丁=EV=1推导v2方法一由方法二由族得⑵理解第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度.
2.第二宇宙速度V2=
11.2km/s,是从地面上发射物体并使之脱离地球束缚的最小发射速度，又称脱离速度.
3.第三宇宙速度V3=
16.7km/s,是从地面上发射物体并使之脱离太阳束缚的最小发射速度，又称逃逸速度.【题型分类】题型
一、人造卫星的运动规律【例1】如图所示，、仄c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星，和〃的质量相等，且小于C的质量，则（）A.〃所需向心力最小B.仄的周期相等且大于Q的周期C.仄的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度D.b、的线速度大小相等，且小于的线速度【同类练习】
1.如图所示，在同一轨道平面上的三颗人造地球卫星A、
5、C,在某一时刻恰好在同一直线上，下列说法正确的是（）A.根据h可知三颗卫星的线速度B.根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力后＞三＞/cC.三颗卫星的向心加速度珈〉在D.三颗卫星运行的角速度题型
二、对同步卫星规律的理解及应用【例2】我国“中星11号”商业通信卫星是一颗同步卫星，它定点于东经
98.2度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是（）A.运行速度大于
7.9km/sB.离地面高度一定，相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等【同类练习】
2.（多选）“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的〃倍，下列说法中正确的是（）A.同步卫星距地面的高度是地球半径的但一1）倍B.同步卫星运行速度是第一宇宙速度的喘C.同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的、D.同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的;（忽略地球的自转效应）题型
三、宇宙速度的理解【例3】我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的七月球的半径约为地球半径的/地球上的第一宇宙速度约为
7.9km/s,则该探月卫星绕月运行的速率约为（）A.
0.4km/s B.
1.8km/s C.11km/s D.36km/s【例4】某人在一星球上以速率竖直上抛一物体，经时间，后，物体以速率落回手中.已知该星球的半径为凡求该星球上的第一宇宙速度的大小.【同类练习】
1.地球上发射一颗近地卫星需
7.9km/s的速度，在月球上发射的近月卫星需要多大速度？（已知地球和月球质量之比M地M月=81,半径之比R地R月=
3.81）【成果巩固训练】
2.如图甲所示，〃是地球赤道上的一点，某时刻在〃的正上方有〃、C、d三颗轨道位于赤道平面的卫星，各卫星的运行方向均与地球自转方向（顺时针转动）相同，其中是地球同步卫星.从该时刻起，经过时间/（已知时间，均小于三颗卫星的运行周期），在乙图中各卫星相对4的位置最接近实际的是（）
3.地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别为缶和后，且小＞〃2则下列说法中正确的是A.静止轨道卫星的周期比中轨道卫星的周期大B.静止轨道卫星的线速度比中轨道卫星的线速度大C.静止轨道卫星的角速度比中轨道卫星的角速度大D.静止轨道卫星的向心加速度比中轨道卫星的向心加速度大
3.北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，目前有32颗正常运行其中地球静止轨道卫星（GEO）5颗，定点位置为东经
58.
75、
80、
110.
5、
140、160的赤道上空；倾斜地球同步卫星（IGSO）7颗，均在倾角55的轨道面上；中地球轨道卫星（MEO）20颗，运行在3个倾角为55的轨道面上如图所示是一颗地球静止轨道卫星A、一颗倾斜地球同步卫星B和一颗中地球轨道卫星的轨道立体对比示意图，其中卫星
3、的轨道共面，它们都绕地球做匀速圆周运动已知卫星的离地高度为九地球自转周期为T,地球半径为R,地球表面重力加速度g,万有引力常量为G,下列判断正确的是（）A.地球静止轨道卫星A的离地高度为/这二—尺V4/+历B.中地球轨道卫星C的周期为gRC.卫星C所受的向心力大于卫星8所受的向心力D.卫星C的线速度小于卫星8的线速度
4.满载A国公民的一航班在飞行途中神秘消失，A国推断航班遭到敌对国家劫持，政府立即调动大量海空军事力量进行搜救，并在第一时间紧急调动了21颗卫星参与搜寻,调动”卫星的措施之一就是减小卫星环绕地球运动的轨道半径，降低卫星运行的高度，以有利于发现地面（或海洋）目标.下A.轨道半径减小后，卫星的环绕速度减小B.轨道半径减小后，卫星的环绕速度增大C.轨道半径减小后，卫星的环绕周期减小D.轨道半径减小后，卫星的环绕周期增大面说法正确的是（）
5.有人b、c、d四颗地球卫星，还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近B.在4小时内转过的圆心角是60°C.b在相同时间内转过的弧长最短D.d的运动周期有可能是28小时的近地轨道上正常运动，是地球同步卫星，是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有（）A.Q的向心加速度等于地表重力加速度g
6.地球同步卫星质量为相，离地面高度为地球半径为R,地球自转角速度为
①，分球赤道表面重力加速度与地球两极重力加速度之比为
0.997:1,则（地球同步卫星所受地球对它的万有引力为〃水A.B.地球同步卫星所受地球对它的万有引力为机而言C.在赤道处物体的重力为万有引力的
0.3%D.在赤道处物体的向心力为万有引力的
0.3%（R+/2）
27.“嫦娥三号在月球表面释放出“玉兔”号月球车开展探测工作，若该月球车在地球表面的重力为G”在月球表面的重力为G2,已知地球半径为R,月球半径为R2^J（）I IGMA.地球表面与月球表面的重力加速度之比为G//回
8.地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度之比为“G24C.地球与月球的质量之比为加迫D.地球与月球的平均密度之比为
8.假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球质量为半径为R,自转周期为7,万有引力常量为G,求1地球同步卫星距离地面的高度H；2地球表面在赤道的重力加速度go.
9.恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”一中子星.中子星的半径较小，一般在7~20km,但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为10km,密度为L2xli7kg/m3,那么该中子星上的第一宇宙速度约为多少？
10.黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体，黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程某中子星的球体半径为R,在距中子星表面力高度处绕中子星运动的小星球其周期为7已知引力常量为G,中子星质量分布均匀求1中子星的密度；2中子星表面的重力加速度；3中子星的第一宇宙速度。
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