教科版必修二 3.4人造卫星宇宙速度 课件（29张）.pptx

3 4人造卫星宇宙速度 一 人造卫星 观图助学 我国宇航员翟志刚在太空中离开飞船后而不落回地面 是否是由于宇航员不再受到地球的引力作用 答案不是 宇航员在太空中离开飞船后 依然绕地球运动 受到地球的引力提供向心力 1 卫星是一些 的或 的在太空中绕行星运动的物体 2 1895年 宇航先驱齐奥尔科夫斯基在 天地幻想和天球引力效应 论文中 率先提出制造 的设想 3 1957年10月4日 成功发射了第一颗人造地球卫星 理解概念 判断下列说法的正误 1 发射人造地球卫星需要足够大的速度 2 卫星绕地球运行不需要力的作用 3 卫星的运行速度随轨道半径的增大而增大 自然 人工 俄国 人造地球卫星 苏联 二 宇宙速度 观图助学 在一部叫 光速侠 的电影中 有一个叫daniellight的家伙 他拥有以光速奔跑的能力 根据所学物理知识分析 如果 光速侠 要以光速从纽约跑到洛杉矶救人 可能实现吗 答案不可能实现 当人或物体的速度达到第二宇宙速度时 会脱离地球 到达外太空 即在地表运动的速度不能超过第一宇宙速度7 9km s 三个宇宙速度 7 9 11 2 16 7 匀速圆周 地球 太阳 最小 理解概念 判断下列说法的正误 1 第一宇宙速度是能使卫星绕地球运行的最小发射速度 2 绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10km s 3 第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 人造地球卫星 观察探究 地球上空分布着许多的同步卫星 在地面上的人看来 始终静止不动 请思考 1 这些同步卫星是否就真的静止不动呢 2 这些同步卫星有什么共同的特点呢 答案 1 这些同步卫星都在绕地心做匀速圆周运动 地球的万有引力提供向心力 2 卫星相对于地面静止 因此卫星绕地球运动的周期一定等于地球自转的周期 探究归纳 1 人造卫星的轨道 卫星绕地球做匀速圆周运动时 由地球对它的万有引力提供向心力 因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合 而这样的轨道有多种 其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道 当然也存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道 人造地球卫星的三种轨道 3 地球同步卫星 1 概念 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星 叫做地球同步卫星 2 特点 确定的转动方向 和地球自转方向一致 确定的周期 和地球自转周期相同 即t 24h 确定的角速度 等于地球自转的角速度 确定的轨道平面 所有的同步卫星都在赤道的正上方 其轨道平面必须与赤道平面重合 确定的高度 离地面高度固定不变 3 6 104km 确定的环绕速率 线速度大小一定 3 1 103m s 试题案例 例1 2018 云南宣威市四中高一下期末 多选 如图1所示 a b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星 它们距地面的高度分别是r和2r r为地球半径 下列说法中正确的是 图1 答案cd 针对训练1 多选 我国 中星11号 商业通信卫星是一颗同步卫星 它定点于东经98 2度的赤道上空 关于这颗卫星的说法正确的是 a 运行速度大于7 9km sb 离地面高度一定 相对地面静止c 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大d 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 答案bc 观察探究 发射卫星 要有足够大的速度才行 请思考 宇宙速度及其理解 1 在不同高度的所有卫星中 哪个高度的所有卫星最容易发射 2 不同星球的第一宇宙速度是否相同 第一宇宙速度的决定因素是什么 1 最小发射速度 向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难 因为发射卫星要克服地球对它的引力 近地轨道是人造卫星的最低运行轨道 而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度 所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度 2 第二宇宙速度人造地球卫星的发射速度越大 卫星最终运行时离地球就越远 当卫星的发射速度达到或超过11 2km s时 卫星将脱离地球的束缚 成为太阳系中的 人造行星 11 2km s称为人造卫星的第二宇宙速度 3 第三宇宙速度当卫星的发射速度达到或超过16 7km s时 卫星将挣脱太阳的束缚 飞到太阳系以外的空间 试题案例 例2 宇航员站在某星球表面 从高h处以初速度v0水平抛出一个小球 小球落到星球表面时 与抛出点的水平距离是x 已知该星球的半径为r 引力常量为g 求 1 该星球的质量m 2 该星球的第一宇宙速度 思维导图 针对训练2 2018 山西太原市高一下期末 2018年2月 我国首颗电磁监测试验卫星 张衡一号 在酒泉卫生发射中心成功发射 标志着我国地震监测和地球物理探测正式迈入太空 卫星质量约为730kg 运行的高度为500km 通过两极的太阳同步轨道 对同一地点的重访周期为5天 下列说法正确的是 a 张衡一号 绕地球运行的速度大于第一宇宙速度b 张衡一号 绕地球运行的周期为5天c 张衡一号 的加速度小于地面的重力加速度d 张衡一号 的轨道平面与地球赤道平面共面 答案c 分析卫星变轨问题 针对练习 如图2所示 一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球e运行 在p点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动 下列说法正确的是 a 不论在轨道1还是在轨道2运行 卫星在p点的速度都相同b 不论在轨道1还是在轨道2运行 卫星在p点的加速度都相同c 卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度d 卫星在轨道2的任何位置都具有相同的速度 图2 解析卫星在轨道1运行到p点时需要