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 物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢? 牛顿曾设想，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，则落点一次比一次远，如果速度足够大， 物体就不再落到地面上来，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。 牛顿的猜想 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周 运动 基本思路：向心力由地球对卫星的 万有引力提供 又因为： 则 人造卫星的发射原理 近地卫星的速度，被称为第一宇宙速度。地球的第一宇宙速度为 说明：1、第一宇宙速度，是最大的环绕速度。（地球所有环绕卫星轨道高度最低，速度最大）； 2、只是地球的第一宇宙速度其表示绕地球做圆周运动的最大环绕速度，天体不同第一宇宙速度也不同。 如果在卫星发射速度小于会怎么样？ 第一宇宙速度 v 平抛 洲际 导弹 人造 卫星 增大 发射速度足够大才能逃离地面； 发射人造地球卫星的最小速度有多大呢？ 发射速度越大，卫星轨道离地表越远！ 发射速度与环绕速度 注意：第一宇宙速度是最小的发射速度,最大的环绕速度。 第二宇宙速度 第二宇宙速度：当物体的速度大于或等于11.2 km/s时，卫星就会脱离地球的吸引，不再绕地球运行。我们把这个速度叫作第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。 第三宇宙速度 3. 第三宇宙速度：如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。 是否存在平行于其它纬度面的卫星轨道面？ 人造卫星 2.所有人造卫星的轨道圆心都是地心 1.所有人造卫星均有 F引=F向 11.2km/s>v>7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s 7.9km/s 第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 “嫦娥五号”的发射速度应该大于第一宇宙速度。 “天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度。 旅行者一号（飞出太阳系） “旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度（借助木星的“引力弹弓”效应等）。 人造地球卫星 1957年10月4日，苏联发射了第一颗地球人造卫星。它的本体是一只用铝合金做成的圆球，直径58厘米，重83.6公斤。它在拜克努尔发射场由一支三级运载火箭发射。起飞以后几分钟，卫星从第三级火箭中弹出，达到第一宇宙速度(7.9公里/秒)，进人环绕地球飞行的轨道。它距离地面最远时为964.1公里，最近时为228.5公里，轨道与地球赤道平面的夹角为65度，以96.2分钟时间绕地球1周，比原来预计的所需时间多1分20秒。 世界上第一颗人造卫星：“斯普特尼克”一号。它是航天启蒙时代的产物，是冷战时期太空竞争的标志。 人造地球卫星 东方红一号卫星于1958年提出设想计划，1965年开始研制工作，于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功发射。东方红一号卫星重173千克，由长征一号运载火箭送入近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道，进行了轨道测控和《东方红》乐曲的播送。东方红一号卫星工作28天（设计寿命20天）。卫星于5月14日停止发射信号。东方红一号卫星仍在空间轨道上运行。 东方红一号发射成功，开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。 人造地球卫星 人造卫星分类：通信卫星、测地卫星、气象卫星、科学卫星等 同步卫星 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: 地球同步卫星的特点：“六个一定” 同步卫星 例题1。 如图所示，a、b、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动 的 3 颗卫星，下列说法正确的是（ ） A. b、c 的线速度大小相等，且大于 a 的线速度 B. b、c的向心加速度大小相等，且大于 a 的向心加速度 C. c加速可追上同一轨道上的 b，b 减速可等候同一轨道上 的 c D. a卫星由于某原因，轨道半径 缓慢减小，其线速度将增大 D 　例题1.有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b处于地面附近的近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有(　　) A.a的向心加速度等于重力加速度g B.b在相同时间内转过的弧长最长 C.c在4小时内转过的圆心角是π/6 D.d的运动周期有可能是20小时 B 宇宙航行 宇宙速度 第一宇宙速度（环绕速度）: 第二宇宙速度（逃逸速度）: 第三宇宙速度（脱离速度）: v2=11.2km