7.4.2 宇宙航行 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

宇宙航行 第二节 知识点：（学什么？） 1、宇宙速度 2、人造卫星的运行轨道与运行规律 3、近地卫星、同步卫星、赤道上的物体 考点：(考什么？） 1、对宇宙速度的理解与计算 2、同步卫星、近地卫星和赤道上物体的比较 3、卫星变轨与飞船对接（高考常考、难点） 知识清单 （1）近地卫星： 指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。 近地卫星 同步卫星 这种卫星绕地球运动的角速度与地球自转的角速度相同，具有与地球自转相同的周期，相对于地面静止，所以从地面上看，它总在某地的正上方，因此叫地球同步卫星。 （2）同步卫星的“六个一定” ①轨道平面一定：赤道平面 ②周期与角速度一定：T=24h ⑤运转方向一定:自西向东 ③轨道半径一定:r=6.6R ④速度大小一定:v=3.08km/s ⑥向心加速度的大小一定: 同步卫星 （3）同步卫星的用途： 主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较 1、轨道半径： 近地卫星和赤道上物体的轨道半径相同，同步卫星的轨道半径较大，r同>R近=r赤。 2、运行周期： 同步卫星与赤道上物体的运行周期相同T同=T赤。由于r同>R近（r越大，T越大），所以T同>T近。 所以有T同=T赤>T近。 3、角速度： 同步卫星与赤道上物体的运行角速度相同 ，由于r同>R近，所以 4、向心加速度： 由r同>R近，r越大，a越小可知，a近>a同。 由 ，r同>r赤可知，a同>a赤。 所以有a近>a同>a赤 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较 h=3.6××107m r=4.2××107m v=3.08km/s T=24h h=3.8××108m r≈3.8××108m v=1km/s T=27.3天 h≈0 r=6.4××106m v=7.9km/s T=84分钟 同步卫星 近地卫星 月球 2018年6月2日我国的“高分六号”在酒泉卫星发射中心发射成功，假设在轨运行的“高分六号”卫星、同步卫星和月球都绕地球做匀速圆周运动，它们在空间的位置示意图如图所示。下列有关“高分六号”卫星的说法正确的是( 　　) A.其发射速度可能小于7.9 km/s B.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度小 C.绕地球运行的周期比同步卫星绕地球运行的周期小 D.在运行轨道上完全失重，重力加速度为0 C 近地卫星、同步卫星、赤道上的物体 10 中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。2020年左右北斗卫星导航系统可以形成全球覆盖能力。如图所示是北斗卫星导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则(　　) A.卫星a的角速度小于c的角速度 B.卫星a的加速度大于b的加速度 C.卫星a的运行速度大于第一宇宙速度 D.卫星b的周期大于24 h 　A 近地卫星、同步卫星、赤道上的物体 11 近地卫星 同步卫星 赤道物体 赤道物体 近地卫星 同步卫星 同步卫星、近地卫星和赤道上物体的比较 例.1970年我国首次发射的“东方红一号”卫星，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km，远地点高度约为2060 km；1984年发射的“东方红二号”卫星运行在赤道上空35786 km的地球同步轨道上，设“东方红一号”的远地点的加速度为a1，“东方红二号”的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为( ) 东方红二号轨道 东方红一号轨道 东方红一号a1 东方红二号a2 赤道物体a3 D 如图所示，赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况，以下判断正确的是（    ） A．三者的周期关系为TA＜TB＜TC B．三者向心加速度大小关系为aA>aB>aC C．三者角速度的大小关系为ωA=ωC<ωB D．三者线速度的大小关 系为VA＜VC＜VB CD 提示： 典型的三个圆运动：随地圆周运动、近地圆周运动、同步圆周运动，应从运动和力两个角度区别和联系三个圆周运动 课堂小结 制作人：方朝阳 $