7.4 宇宙航行第2课时 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.4 宇宙航行 高中物理必修二 §6.5 宇宙航行 一、三种宇宙速度的理解 物理观念 情 境 数值 第一宇宙速度 人造卫星的最小发射速度 第二宇宙速度 挣脱地球引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度 挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 复习回顾 7.9 km/s 11.2 km/s 16.7 km/s §6.5 宇宙航行 (1)由G=m得：v= (2)由G=mω2r得：ω= (3)由G=man得：an= (4)由G=mr得：T=2π 二、人造卫星的参量变化 高轨低速大周期 R为地球的半径，h为卫星距地面的高度 近地卫星 h≈0 r=6.4×106m v=7.9km/s T=84分钟 7.4宇宙航行 §6.5 宇宙航行 【例1】　(多选)甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有 (　　) A．由v＝可知，甲的速度是乙的倍 B．由a＝ω2r可知，甲的向心加速度是乙的2倍 C．由F＝G可知，甲的向心力是乙的 D．由＝k可知，甲的周期是乙的2倍 　C D 7.4宇宙航行 §6.5 宇宙航行 【例2】　登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2030年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比 (　　) A. 火星的公转周期较小 B．火星做圆周运动的加速度较小 C．火星表面的重力加速度较大 D．火星的第一宇宙速度较大 行星 半径/m 质量/kg 轨道半径/m 地球 6.4×106 6.0×1024 1.5×1011 火星 3.4×106 6.4×1023 2.3×1011 B 7.4宇宙航行 §6.5 宇宙航行 1.定义：指相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星，也叫“静止卫星”。 所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。 7.4宇宙航行 三、地球同步卫星 §6.5 宇宙航行 2、地球同步卫星的运行特征 ①定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内； ②定周期,即运行周期等于地球自转周期（24 h）； ③定高度，即离地面高度一定（h=36000 km）； ④定速率，即运行速度一定（v≈3.1km/s）； ⑤绕行方向一定，与地球自转方向相同。 7.4宇宙航行 ≈ 3.6×107m ≈ 5.6R ≈ 3.1×103m/s T固定，则：r v ω a “全部固定”。 三、地球同步卫星 §6.5 宇宙航行 3、同步卫星的应用：主要用于通信（通信卫星） 3颗同步卫星可实现全球覆盖 7.4宇宙航行 为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。截止2012年，已发射100多颗。 三、地球同步卫星 §6.5 宇宙航行 （一）几组易混淆的概念 1 ．两个半径——天体半径和卫星轨道半径 ①天体半径R：在中学物理中通常把天体看成一个球体，天体半径就是球的半径，反映了天体的大小． ②卫星轨道半径r：卫星绕中心天体做圆周运动的轨道圆的半径． [特别提醒]　当卫星贴近天体表面运动时，可近似认为r＝R. 7.4宇宙航行 小结 §6.5 宇宙航行 2 ．两种速度——运行速度、发射速度 比较项目 概念 大小 影响因素 运行速度 卫星绕中心天体做匀速圆周运动的速度 v＝ 轨道半径r越大，v越小 发射速度 在地面上发射卫星的速度 大于或等于7.9 km/s 卫星的运行高度越高，发射速度越大 7.4宇宙航行 小结 §6.5 宇宙航行 3．两种周期——自转周期和公转周期 ①自转周期：天体绕自身某轴线转动一周所用的时间，取决于天体自身转动的快慢． ②公转周期：天体绕中心天体做圆周运动一周的时间，由＝mr得T＝2π，取决于中心天体的质量和运行天体到中心天体的距离，与运行天体自身质量无关． ③关系：没有直接联系. 7.4宇宙航行 小结 §6.5 宇宙航行 4 ．万有引力与重力不同 ①宇宙间一切物体都是相互吸引的，物体间的这种吸引叫万有引力．地面附近的物体，由于地球的吸引而产生的力叫作重力。重力实际上是地球对物体的万有引力的一个分力，所以物体的重力并不等于地球对物体的万有引力，只是由于两者差距不大，在通常情况下可认为两者近似相等。 7.4宇宙航行 ②地球表面附近，重力近似等于万有引力，mg＝，所以g＝(其中g为地表附近的重力加速度，M为地球的质量，R为地球的半径，G为引力常量)． ③离地面高为h处的物体，重力近似等于万有引力，mg′＝，则g′＝ ④绕地球运动的物体的重力等于万有引力，且提供向心力mg′＝＝F向 小结 §6.5 宇宙航行 比较同步卫星A、近地卫星