7.4 宇宙航行 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第七章 万有引力与宇宙航行 第4节 宇宙航行 一、宇宙速度 二、环绕速度 第3节 宇宙航行 三、人造卫星 四、同步卫星 五、同步卫星的发射 八、卫星追击模型 九、双星模型 七、卫星变轨模型 六、卫星参数对比 新课引入 V1= =7.9km/s F万 V1 r R R2 G mM =mg 第一宇宙速度 一、宇宙速度 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 F万 r R V>7,9km/s V1 V1=7.9km/s 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. 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 二、环绕速度 注意： ①高轨低速大周期 （三速一期） 【典例1】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） 卫星的最大环绕速度 二、环绕速度 注意： ①高轨低速大周期 （三速一期） ②7.9km/s是最小发射速度， 是最大的环绕速度 ③85min是最小周期。 ω1:ω2= 【典例2】两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量m1:m2=1:2，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)向心加速度之比a1:a2=？ 2:1 8:1 1:8 16:1 v1:v2= T1:T2= a1:a2= 三、人造卫星 1.分类: 近地卫星(r=R) 高空卫星(r=R+h) ①按距离 ②按地域 极地卫星 赤道卫星 一般卫星 2.特点: ①所有卫星都以地心为圆心 卫星周期能否达到24h从而与地球同步？ ②卫星运动参数v.ω. a .T只与r有关，与卫星质量无关 四、同步卫星 1.定义：相对于地面静止的人造卫星 2.周期： T＝24h 赤道上方的一个确定轨道上 注意: 4.高度： 3.轨道： h＝5.6R 同步卫星的r、 v、ω、 a 、T均为定值 ≈6R 问1:卫星在Ⅱ轨道和Ⅰ轨道上都经A点时线速度哪个大？ VⅡA___VⅠA 地球 五、同步卫星的发射 转移轨道Ⅱ 同步轨道Ⅲ 8.9km/s 7.9km/s 2km/s 3km/s VⅢB___VⅡB 问2:卫星在Ⅱ轨道和Ⅰ轨道上都经A点时加速度哪个大？aⅡA___aⅠA > > = 问3:卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪个轨道周期哪个大？TⅢ_____TⅡ_____TⅠ A B 近地轨道Ⅰ > ___ aⅢB___aⅡB > = ___ > > 同步卫星 近地卫星 月球 【典例3】(多选)关于赤道上的卫星、近地卫星、同步卫星、月球V、ω、a、T的大小说法正确的是( ) 注意：高轨低速(三速)大周期只适合天上做圆周运动的卫星，地面上的物体及做椭圆运动的卫星不适用。 A. V赤>V近 >V同 >V月 B. ω赤>ω近>ω同>ω赤 C. a近 >a同 =a赤>a月 D.T近 <T同 =T赤<T月 CD 六、卫星参数对比 R地=6400km T地=24h r≈ v≈ a≈ T≈ r≈ v≈ a≈ T≈ r≈ v≈ a≈ T≈ r≈ v≈ a≈ T≈ 60R地 27天 1km/s R地=6.4×106m 2πr/T =0.46km/s v2/r= 3.3×10-2m/s2 24h 7.9km/s 9.8m/s2 R地=6400km v= GM r a= GM r2 T=2π r3 GM 85min 2.7×10-1m/s2 3.1km/s 24h 2.7×10-3m/s2 6R地 月球 同步卫星 近地卫星 【典例4】如图所示，有a、b、c、d四颗卫星，a未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b为近地轨道卫星，c为地球同步卫星，d为高空探测卫星，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，重力加速度为g，则下列关于四颗卫星的说法正确的是（　　） A．a卫星的向心加速度等于重力加速度g B．b卫星的向心加速度等于重力加速度g C．a卫星比c卫星的线速度大 D．c卫星比d卫星的线速度大 B 【典例5】（多选）我国北斗三号导航卫星共有三种卫星，地面静止轨道卫星P、倾斜同步轨道卫星Q、中圆轨道卫星M。卫星P与Q的轨道高度相同，M的轨道半径为Q的轨道半径的 ，则下列说法正确的是（　　） A．卫星P、Q运行的线速度相同 B．卫星P、Q运行的周期相同 C．卫星P、M运行的加速度大小之比为9:25 D．卫