3.4人造卫星 宇宙速度 课件 -2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

3.4 人造卫星 宇宙速度 古人的航天梦 嫦娥奔月 万户飞天 嫦娥奔月的实现 嫦 娥 一 号 发 射 4 梦想成真 齐奥尔科夫斯基 人类第一颗人造卫星 牛顿的推论 讨论交流 牛顿的推论 牛顿 《自然哲学的数学原理》 抛体运动规律 绕地球飞行 6 第一宇宙速度的推导 宇宙第一速度的大小为多少？ 第一宇宙速度：使卫星能环绕地球运行所需的最小速度。 还有其他方法可以推导出第一宇宙速度的大小吗？ 第一宇宙速度是最小的发射速度（星箭分离时卫星的实际速度）。 想一想：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？ 宇宙速度 7.9km/s<v<11.2km/s 第二宇宙速度：使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，v2=11.2km/s。 第三宇宙速度：使物体脱离太阳的束缚飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，v3=16.7km/s。 v2=11.2km/s v3=16.7km/s v1=7.9km/s 人造卫星的轨道 A B C D 思考与讨论：如图所示，A、B、C、D四条轨道中哪一条不可能是卫星的轨道圆心在哪儿？ 卫星运动轨道特点： 万有引力提供向心力，所以轨道平面一定经过地球中心，卫星围绕地球的中心做匀速圆周运动。 人造地球卫星轨道： ①赤道轨道A，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方。 ②极地轨道B，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空 ③一般轨道C，卫星轨道和赤道成一定角度。 二、卫星在圆轨道稳定运行时的特点 中心天体 环绕卫星 M r m 可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系 r越大,线速度小,角速度小,周期长. 思考与讨论：人造卫星在地球表面做圆周运动的周期最小是多少？ =84.6min 或： 思考：人造卫星的周期能否为24小时？ 思考与讨论：人造卫星围绕地球做圆周运动的最小半径是多少？ 近似等于地球半径。第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度。 三、同步卫星 （4）所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合。运行方向与地球的自转方向一致。 (3)对同步卫星：其r、 v、ω、T 均为定值 2、同步卫星的特点： (2)卫星离地面高度为定值，h=3.6×107m。 （1）周期T＝24h 指相对于地面静止的卫星，又叫通讯卫星. 三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 三、辨别 “近地卫星 同步卫星 地表随地球自转物体” 同步卫星 近地卫星 ①绕地球做匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面共面. ②周期与地球自转周期相等，T＝24 h. ③高度固定不变，h=3.6×107m ④运行速率均为 v＝3.1×103 m/s. ①绕地球做匀速圆周运动。 ②近地卫星轨道半径r最小。 ③ v、w最大.T最小 v=7.9km/s T=84min v1 T1 a1 v2 T2 a2 R1 R2 线速度大小： ； 向心加速度大小： ； 周期大小： ； T1>T2 v2>v1 a2>a1 三、辨别 “近地卫星 同步卫星 地表随地球自转物体” 地表物体 同步卫星 ①绕地球做匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面共面. ②周期与地球自转周期相等，T＝24 h. ③高度固定不变，h=3.6×107m ④运行速率均为 v＝3.1×103 m/s. ①随地球自转做匀速圆周运动。w,T=24 h相等 ②万有引力的分力提供向心力 ③ 纬度越高，轨迹半径越小，在赤道R=R地 v1 T1 a1 v3 T3 a3 R3 R1 线速度大小： ； 向心加速度大小： ； 周期大小： ； T1=T3 v1>v3 a1>a3 三、辨别 “近地卫星 同步卫星 地表随地球自转物体” 地表物体 同步卫星 近地卫星 v1 T1 a1 v2 T2 a2 v3 T3 a3 v2>v1>v3 T1=T3>T2 a2>a1>a3 R1 R3 R2 线速度大小： ； 向心加速度大小： ； 周期大小： ； 观看 天问一号的发射过程 四、卫星的变轨 四、卫星的变轨 人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示。 (1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上。(2)在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。 四、卫星的变轨 第①次变轨； 1在轨道Ⅰ的A点做匀速圆周运动 2在轨道Ⅱ的A点做离心运动。 3由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ的方法 ； 第②次变轨； 1在轨道Ⅱ的B点做向心运动 2在轨道Ⅲ的B点做匀速圆周运动。 3由轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ的方法 ； V2A>V1 V3>V2B 点火加速 点火加速 V1>V3 变轨过程速度： 加速度： V2A>V1>V3>V2B a1=a2a a3=a2B 宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是( ) A.飞船加速直到追上空间站， 完成对接 B.飞船从原轨道减速至一个 较低轨道，再加速追上空间 站完成对接 C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接 D.无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接 宇宙飞船的追击问题 B 关于地球同步卫星，下列说法正确的是（　 ） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面于赤道平面重 D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的 ACD 关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法，正确的是(　　) A.若其质量加倍，则轨道半径也要加倍 B.它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播 C.它以第一宇宙速度运行 D.它运行的角速度与地球自转角速度相同 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 地球同步卫星 4.由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的(　　) A. 质量可以不同 B. 轨道半径可以不同 C. 轨道平面可以不同 D. 速率可以不同 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.6 (1)线速度：G＝ (2)角速度：G＝ (3)周期：G＝ (4)向心加速度：G＝ (1)线速度：G＝m⇒v＝ (2)角速度：G＝mω2r⇒ω＝ (3)周期：G＝m2r ⇒T＝2π (4)向心加速度：G＝ma⇒a＝ Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$