教科版高中物理必修2课件-3-人造卫星-宇宙速度课件.pptx

1、第三章 万有引力定律第四节 人造卫星 宇宙速度1957年10月4日，苏联将人类第一颗人造卫星送入环地轨道。1970年4月24日，中国发射第一颗人造卫星“东方红一号”。1961年4月12日，苏联宇航员加加林乘“东方-1”号宇宙飞船完成了人类历史上的首次太空飞行。1969年7月16日，美国宇航员阿姆斯特朗、奥尔德林、科林斯乘“阿波罗11号”飞船第一次登上月球。2003年10月15日，杨利伟乘“神州5号飞船”飞上太空，成为中国进入太空第一人。2007年10月24日，中国第一颗月球卫星“嫦娥一号”发射成功。我国发射的人造卫星类型影响卫星发射速度的因素极多：燃料能量地球自转发射点纬度星球自转公转燃料燃烧

2、消耗质量的变化星箭分离的影响天气变化大气阻力.火箭的发射方向牛顿的手稿 一、卫星的发射 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。在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落回地面上，它将围地球旋转，成为一颗人造地球卫星简称人造卫星。一、卫星的发射想一想:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?常识：向空中扔一块石头，扔出速度越大，石头上升高度越高，石头离开手后，向上做减速运动。请问：哪种卫星是最容易发射

3、成功的卫星？高度最低的卫星，即近地卫星。近地卫星离地面的高度相比地球半径小得多，可以忽略卫星高度，即忽略卫星从发射到轨道间的减速过程，即发射速度近似等于近地卫星的环绕速度。卫星做匀速圆周运动的向心力由地球为卫星的万有引力提供。ROvF注意黄金代换的应用rR若发射速度大于7.9km/s，则卫星才能围绕地球转动；若发射速度小于7.9km/s，则发射不可能成功，卫星会落回地面。所以：把v1=7.9km/s叫第一宇宙速度，它是发射卫星的最小发射速度，它等于近地卫星的环绕速度，所以第一宇宙速度又叫环绕速度。另：该速度的求解方法也可以近似为：Rvmmg2rvmrMmG22skmgRRGMv/9.7若想把卫

4、星送到更高的轨道，则需要的发射速度就越大。使卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射需要的最小发射速度叫做第二宇宙速度 意义：物体刚好能克服地球的引力作用，离开地球而绕太阳运动的速度。大小：v=11.2km/s第二宇宙速度（脱离速度）意义：物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外的速度。2.第三宇宙速度（逃逸速度）大小：v3=16.7km/s1我们在推导第一宇宙速度的公式v 时，需要做一些假设和选择一些理论依据，下列必要的假设和理论依据有()A卫星做半径等于2倍地球半径的匀速圆周运动B卫星所受的重力全部作为其所需的向心力C卫星所受的万有引力仅有一部分作为其所需的向心力D卫星的

5、运转周期必须等于地球的自转周期BgR【例1】恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”中子星.中子星的半径较小，一般在720 km，但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为10 km，密度为1.21017 kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为()A.7.9 km/sB.16.7 km/sC.2.9104 km/sD.5.8104 km/sD二、卫星的运行卫星做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，由于万有引力的方向总是指向地心，所以卫星圆周运动的轨道圆心一定在地球球心处。注意：绝不可能有轨道圆心在地轴上（非地心）的卫星卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关

6、系：rvrGMvrvmrMmG1)1(22由33221)2(rrGMmrrMmG由3322224)3(rTGMrTrTmrMmG由2221)4(rarGMamarMmG向向向由总结：离地面越高的卫星，线速度v越小，角速度越小，周期T越大，向心加速度a向越小，即转得越慢。由以上结论判断：哪种卫星是运行速度最大的卫星？近地卫星，其他更高的卫星运行速度更小。所以：第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，是卫星的最大运行速度。典例、2012年4月30日，西昌卫星发射中心的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8107m。它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4.2107m）相比（）A.向心力较小 B.速度较

7、大 C.发射速度都是第一宇宙速度 D.角速度较小B两种特殊卫星1、近地卫星特点：r=R环绕平面：以地心为圆心的任意平面运行速度：RvmRMmG22skmgRRGMv/9.7Rvmmg2环绕周期：22)2(TmRRMmGmin8450602sgRTmgRMmG2除近地卫星外，其他地球卫星线速度均小于7.9km/s，周期均大于84min。2、同步卫星特点：环绕周期T=24h定环绕平面：赤道平面上定轨道半径：mgRMmG222)2(TmrrMmGmTgRGMTr73222322102.444卫星高度：mRrh7106.3运行速度：rvmrMmG22skmrgRrGMv/1.32skmTrv/1.32

8、环绕角速度：与地球自转角速度相同。地面：T2卫星：或T222mrrMmG三、卫星的变轨是否了解，嫦娥一号是怎样发射到月球表面的？1、卫星的变轨2、航天器的追及思考：“神州九号”如何追上“天宫一号”与其实现交汇对接？从较高轨道上加速追赶？从同轨道上加速追赶？从较低轨道上加速追赶？例题、神州七号飞船在太空运动过程中，下列说法错误的是（）A、航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼B、因为航天员不受重力，所以不能用台秤测量自身体重C、航天员能够在轨道舱内演示牛顿第三定律实验D、悬浮在轨道舱内的水呈圆球状E、航天员出舱后，手中举起的五星红旗迎风飘扬F、从飞船外自由释放的伴飞小卫星与飞船线速度相等G、神州七号与天宫一号对接后，因为质量变大，则连接体绕地球的环绕速度变小BEG