教科版高一上学期物理教学课件：必修二 第3章第4节人造卫星 宇宙速度（共63张）

3.4 人造卫星 宇宙速度 嫦娥奔月 敦煌飞天的壁画 外国人的 “飞天”梦 牛顿的手稿 <自然哲学的数学原理> 牛顿的设想---发射人造卫星原理 牛顿对发射人造卫星的构想： 从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。 牛顿人造地球卫星的设想图 v 平抛 洲际导弹 人造卫星 增大 人造卫星 1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为《天地幻想和全球引力效应》的论文中率先提出了制造人造卫星的设想。1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。 齐奥尔科夫斯基 —“宇宙航行之父” 1976年 “东方红一号” 中国第一颗人造地球卫星 要使卫星能够环绕地球飞行，最小发射速度多大？ v 平抛 洲际 导弹 人造 卫星 增大 宇宙速度 1.第一宇宙速度： 使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度 r M m RE 方法：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力 = ∴ ≈ 7.9km/s 算一算：要使卫星能够环绕地球飞行，最小发射速度是多大呢？（提示：以这个发射时，卫星刚好能以这个速度贴着地面飞行，已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.9×1024kg, 地球半径RE=6400km） 由 F万=F向 得 (已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) = ∴ ≈ 7.9km/s 思考，如果知道地球半径RE=6400km，重力加速度为g=9.8m/s2,能求第一宇宙速度吗？ = 推导第一宇宙速度的两种方法！ = 想一想：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？ 11.2km/s>v>7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s 宇 宙 速 度 第一宇宙速度 第三宇宙速度 第二宇宙速度 7.9km/s v1=7.9km/s 如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是椭圆。 7.9km/s<v<11.2km/s 当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。 2.第二宇宙速度： 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。 3.第三宇宙速度： 太阳 16 已知地球质量为M,万有引力常量为G, 卫星绕地球做圆周运动,轨道半径为r. 求卫星的加速度a、线速度v、角速度、周期T. 万有引力 = 向心力 基本方程 A B C v1=7.9km/s 越高，越慢 三、人造卫星的运行规律 思考：向高轨道发射卫星难呢？还是向低轨道发射卫星难呢？ 第一宇宙速度是： 卫星能环绕地球运行的最小发射速度， 卫星能环绕地球运行的最大绕行速度！ 即近地卫星的绕行速度！ 注意区别和理解卫星发射和稳定运行两种情况 例1.下列说法是否正确？为什么？ （1）人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。 （2）因为高轨道卫星的运行速度小，所以高轨道卫星需要的发射速度也较小。 20m/s 例2：1990年3月，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第753号小行星命名为吴健雄星，其直径为32 km.如果该小行星的密度和地球相同，求该小行星的第一宇宙速度．(已知地球半径R0＝6 400 km，地球的第一宇宙速度v0取8 km/s.) 例3.A、B、C三颗卫星绕地球作圆周运动, 卫星质量mC=2mA=2mB,轨道半径rB=rC=4rA.则卫星的: A.加速度aA:aB:aC=16:1:1 B.线速度vA:vB:vC=2:1:1 C.角速度A:B:C=1:1:1 D.周期TA:TB:TC=1:8:8 【ABD】 23 某国家电视报道：该国发射了一颗周期1h的人造地球卫星。请你判断该新闻的正确性 Tmin=84min R地=6400km，g取10m/s2 这是一则虚假新闻 例4.据观察，某行星外围有一个模糊不清的环。为了判断环是连续物还是卫星群，测出了环中各层的线速度V大小与该层至行星的中心的距离R，以下判断正确的是： A、若V与R成正相关，则环是连续物 B、若V与R成反相关，则环是连续物 C、若V与R成正相关，则环是卫星群 D、若V与R成反相关，则环是卫星群 (A、D) $$已知地球质量为M,万有引力常量为G, 卫星绕地球做圆周运动,