第4节 宇宙航行-2022-2023学年高一物理轻松备课课件（人教版2019必修第二册）

第4节 宇宙航行 牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》中设想了一种发射人造地球卫星的原理 一、发射速度 1.第一宇宙速度: 贴着地球发射一颗刚好不落地的发射速度 第4节 宇宙航行 V1= V1=7.9km/s F万 V r R 第4节 宇宙航行 一、发射速度 1.第一宇宙速度: 贴着地球发射一颗刚好不落地的发射速度 2.第二宇宙速度: V2=11.2km/s 贴着地球发射一颗刚好挣脱地球的发射速度. V1=7.9km/s 3.第三宇宙速度: 贴着地球发射一颗刚好挣脱太阳的发射速度. V3=16.7km/s 第4节 宇宙航行 一、发射速度 1.第一宇宙速度: 贴着地球发射一颗刚好不落地的发射速度 二、环绕速度 注意： ①高轨低速(三速)大周期 第4节 宇宙航行 一、发射速度 例1:已知地球质量为6×1024kg,地球半径R等于6400km.求发射的一颗近地卫星的环绕速度v和周期T， 卫星运动的最大环绕速度 卫星绕地球运动的最小周期 我们能否发射一颗周期70min的卫星呢？ 解：因为是近地卫星，则有h=0（r≈R） ②7.9km/s是地球的最小发射速度， 但是最大的环绕速度 二、环绕速度 第4节 宇宙航行 一、发射速度 注意： ①高轨低速(三速)大周期 三、同步卫星 1.定义：相对于地面静止的人造卫星， 2.周期： T＝24h 二、环绕速度 第4节 宇宙航行 一、发射速度 同步卫星的轨道 赤道上方的一个确定轨道上 注意: 4.高度： 3.轨道： r=6.6R地 h＝5.6R地 同步卫星的r、 v、ω、 a 、T均为定值 5.发射 三、同步卫星 1.定义：相对于地面静止的人造卫星， 2.周期： T＝24h 二、环绕速度 第4节 宇宙航行 一、发射速度 地球 同步卫星的发射 近地轨道 转移轨道 同步轨道 8.9km/s 7.9km/s 2km/s 3km/s 问2:卫星在近地轨道和转移轨道都经过A点时速度哪个大？ 问1:卫星在经过同步轨道和转移轨道都经过B点时速度哪个大？ 问3:卫星在同步轨道和近地轨道时速度、角速度、加速度哪个大？ 同步轨道 转移轨道 近地轨道 问4:卫星在哪个轨道周期哪个大？ 同步轨道 A B 例2：求同步卫星离地面高度 能否发射一颗在北京上空的同步卫星？ 同步卫星 近地卫星 月球 思考：赤道上的物体、近地卫星、同步卫星、月球四者比较V、ω、a、T的大小? 高轨低速(三速)大周期只适合天生的卫星，地面上的物体不适用。 1957年10月4日，苏联发射 第一颗人造地球卫星。 1961年4月12日苏联空军少校加加林乘东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。 梦想成真 1969年7月20日，美国阿波罗11号将人类首次送上了月球。 1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空 中国的航天成就 2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功 2003年10月15日 神舟五号 杨利伟 2005年10月12日 神舟六号 费俊龙、聂海胜 2008年9月25日 神舟七号 翟志刚、刘伯明 景海鹏 展望未来 美国“凤凰”号火星探测器2007年8月4日发射， 2008年5月25日在火星着陆。 “卡西尼”号土星探测器 1997年10月15日发射升空， 2004年1日飞抵土星。 “先驱者”10号太空探测器 1972年3月2日发射升空， 1986年6月飞出太阳系 小 结 3、人造地球卫星运动问题的解决思路 1、宇宙速度： 7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s 第一宇宙速度是卫星发射的最小速度， 是在轨道上运行的最大速度。 2、地球同步卫星:r、 v、ω、T 、a均为 定值 例1、人造地球卫星的轨道半径越大，则( ) A、速度越小，周期越小 B、速度越小，加速度越小 C、加速度越小,周期越大 D、角速度越小,加速度越大 BC 课堂练习： 例2、通信卫星又叫同步卫星，下面关于同步卫星的说法中正确 的是 ( ) A、所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内 B、所有的地球同步卫星的质量都相等 C、所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆周运 动的角速度都相等 D、所有的地球同步卫星离地球的高度都相等 ACD 课堂练习： 例3、两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量相等，轨道半径之比r1:r2=1:4,则它们的 (1)线速度之比 v1:v2= (2)角速度之比 ω1:ω2 = (3)周期之比 T1:T2 = (4)向心加速度