人造卫星宇宙速教程PPT学习教案

1、会计学1 人造卫星宇宙速教程人造卫星宇宙速教程 观看天宫一观看天宫一 号的发射过号的发射过 程，思考天程，思考天 宫一号进入宫一号进入 太空后将做太空后将做 怎样的运动怎样的运动 ？ 第1页/共25页 1 1. .了解人造卫星的有关知识。了解人造卫星的有关知识。 2.2.会推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度会推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度 。 3.3.能用所学知识求解卫星基本问题。能用所学知识求解卫星基本问题。( (重点重点) ) 第2页/共25页 一、人造卫星一、人造卫星 在地球上抛出的物在地球上抛出的物 体，当它的速度足够大体，当它的速度足够大 时，物体就永远不会落时，物体

2、就永远不会落 到地面上，它将围绕地到地面上，它将围绕地 球旋转，成为一颗绕地球旋转，成为一颗绕地 球运动的人造地球卫星球运动的人造地球卫星 ，简称人造卫星。，简称人造卫星。 Main Idea 第3页/共25页 1895 1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一 篇名为篇名为天地幻想和全球引力效应天地幻想和全球引力效应的论文中，的论文中， 率先提出了制造人造卫星的设想。率先提出了制造人造卫星的设想。19571957年年1010月月4 4日日 ，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。 此后，数以千计的人造卫星、空间站

3、，被相继发此后，数以千计的人造卫星、空间站，被相继发 射进入轨道，用于通信、导航、收集气象数据和射进入轨道，用于通信、导航、收集气象数据和 其他许多领域内的科学研究。其他许多领域内的科学研究。 第4页/共25页 Main Idea v v 平抛平抛 洲际洲际 导弹导弹 人造人造 卫星卫星 增大增大 人造人造地球地球卫星的最小速度有多大呢？卫星的最小速度有多大呢？ 第5页/共25页 北斗导航系统北斗导航系统 第6页/共25页 二、宇宙速度二、宇宙速度 使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做第一宇第一宇 宙速度宙速度。 设地球和卫星的质量分别为设地球和

4、卫星的质量分别为m mE E和和m m，卫星到地心的距离为，卫星到地心的距离为r r ，卫星运动的速度为，卫星运动的速度为v v。 由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以，由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以， 2 2 E Gm m mv r r E Gm r v 1.1.第一宇宙速度：第一宇宙速度： 第7页/共25页 从上式可以看出从上式可以看出: : ，卫星离地心越远，它运行，卫星离地心越远，它运行 的速度越慢。的速度越慢。 1 r v 对于靠近地面的卫星，可以认为此时的对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r r近似等于地近似等于地 球半径球半径R R，把，把r r用地

5、球半径用地球半径R R代入，可以求出：代入，可以求出： 1124 E 6 Gm 6.67 105.98 10 1R 6.37 10 vm/s7.9 km/s 这就是这就是第一宇宙速度第一宇宙速度。 第一宇宙速度既是最小的发射速度，也是最大的环第一宇宙速度既是最小的发射速度，也是最大的环 绕速度。绕速度。 第8页/共25页 第一宇宙速度的另一种表达式第一宇宙速度的另一种表达式 ，请你用，请你用 已学的知识进行推导。已学的知识进行推导。 vgR 地球表面的物体受到的重力近似等于地球对物体的地球表面的物体受到的重力近似等于地球对物体的 引力。引力。 E 2 m m mgG R 即：即： 解得：解得：

6、vRg 2 v m R 第9页/共25页 Main Idea v v1 1=7.9km/s=7.9km/s 如果人造地球卫星进入如果人造地球卫星进入 地面附近的轨道速度大于地面附近的轨道速度大于 7.9km/s7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s11.2km/s ，它绕地球运动的轨道是椭，它绕地球运动的轨道是椭 圆。圆。 7.9km/sv11.2km/s7.9km/sv11.2km/s 第10页/共25页 当物体从地球表面发射的速度大于或等于当物体从地球表面发射的速度大于或等于11.2km/s11.2km/s 时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，时，卫星就会脱离地球的引力，不

7、再绕地球运行， 我们把这个速度叫做第二宇宙速度。达到第二宇宙我们把这个速度叫做第二宇宙速度。达到第二宇宙 速度的物体还受到太阳的引力。速度的物体还受到太阳的引力。 2.2.第二宇宙速度：第二宇宙速度： 第11页/共25页 如果物体的发射速度大于或等于如果物体的发射速度大于或等于16.7 km/s16.7 km/s，物体，物体 就可以摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的就可以摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的 宇宙空间去。我们把这个速度叫做第三宇宙速度。宇宙空间去。我们把这个速度叫做第三宇宙速度。 3.3.第三宇宙速度：第三宇宙速度： 太阳太阳 Main Idea 第12页/共25页 绕地球做

8、匀速圆周运动的卫星，绕地球做匀速圆周运动的卫星， 其所需向心力由万有引力提供其所需向心力由万有引力提供 三、卫星的运行三、卫星的运行( (圆周轨道圆周轨道) ) Main Idea 万有引力万有引力 = = 向心力向心力 重力近似重力近似 = =万有引力万有引力 基本方程基本方程 辅助方程辅助方程 2 r Mm G r v m 2 ma rm 2 2 2 mr() T 2 r M Ga 3 r M G GM r T 3 2 M vG r A A B B C C v v1 1=7.9km/s=7.9km/s 第13页/共25页 第14页/共25页 常见的人造卫星常见的人造卫星 通通 信信 卫卫

9、星星 气气 象象 卫卫 星星 资资 源源 卫卫 星星 技技 术术 实实 验验 卫卫 星星 第15页/共25页 同步卫星轨道同步卫星轨道 四、地球同步卫星四、地球同步卫星 地球同步卫星是指保持在地地球同步卫星是指保持在地 球球赤道的地面上空、运行周赤道的地面上空、运行周 期与地球的自转周期相同期与地球的自转周期相同的的 人造地球卫星。人造地球卫星。 rRh 2 22 Mm4 Gmr rT Rh 2 3 2 GMT r 4 得：得： 得：得： 2 3 2 GMT hR 4 7 3.58 10 m 同步卫星离地面同步卫星离地面 的高度是定值的高度是定值 第16页/共25页 1.1.宇宙速度宇宙速度

10、第一宇宙速度第一宇宙速度v v1 1=7.9 km/s=7.9 km/s 第二宇宙速度第二宇宙速度v v2 2=11.2 km/s=11.2 km/s 第三宇宙速度第三宇宙速度v v3 3=16.7 km/s=16.7 km/s 2.2.卫星的运行卫星的运行 2 M aG r 3 M G r 3 r T2 GM M vG r 3.3.地球同步卫星地球同步卫星 保持在地球赤道的地面上空运行、运行周期与地球的保持在地球赤道的地面上空运行、运行周期与地球的 自转周期相同的人造地球卫星。自转周期相同的人造地球卫星。 第17页/共25页 1 1关于第一宇宙速度，它是人造卫星绕地球飞关于第一宇宙速度，它是

11、人造卫星绕地球飞 行的最小速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨行的最小速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨 道的最小速度；它是人造卫星绕地球飞行的最大道的最小速度；它是人造卫星绕地球飞行的最大 速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大 速度。以上说法中正确的有（）速度。以上说法中正确的有（） A A B B C C D D B B 第18页/共25页 2 2对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星， 下列说法正确的是（）下列说法正确的是（） A.A.人造地球卫星的实际绕行速率一定大于人造地球卫星的实际绕行速率一定大于

12、7.9 km/s7.9 km/s B.B.从卫星上释放的物体将做平抛运动从卫星上释放的物体将做平抛运动 C.C.在卫星上可以用天平称物体的质量在卫星上可以用天平称物体的质量 D.D.我国第一颗人造地球卫星（周期是我国第一颗人造地球卫星（周期是6.846.8410103 3 s s） ） 离地面高度比地球同步卫星离地面高度低离地面高度比地球同步卫星离地面高度低 D D 第19页/共25页 3.3.（多选）火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫（多选）火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫 二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7 7小小 时时3939分。火卫

13、二的周期为分。火卫二的周期为3030小时小时1818分，则两颗卫星分，则两颗卫星 相比相比( )( ) A.A.火卫一距火星表面较近火卫一距火星表面较近 B.B.火卫二的角速度较大火卫二的角速度较大 C.C.火卫一的运动速度较大火卫一的运动速度较大 D.D.火卫二的向心加速度较大火卫二的向心加速度较大 ACAC 第20页/共25页 4.(20124.(2012山东高考）山东高考）20112011年年1111月月3 3日，日，“神舟八号神舟八号” 飞船与飞船与“天宫一号天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交目标飞行器成功实施了首次交 会对接。任务完成后会对接。任务完成后“天宫一号天宫一号”经变轨升

14、到更高经变轨升到更高 的轨道，等待与的轨道，等待与“神舟九号神舟九号”交会对接。变轨前和交会对接。变轨前和 变轨完成后变轨完成后“天宫一号天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨的运行轨道均可视为圆轨 道，对应的轨道半径分别为道，对应的轨道半径分别为R R1 1、R R2 2，线速度大小分别，线速度大小分别 为为 、 。则。则 等于（等于（ ） A A B B C C D D 3 1 3 2 R R 2 1 R R 2 2 2 1 R R 2 1 R R 1 v 2 v 1 2 v v B B 第21页/共25页 5.5.在圆轨道上运动的质量为在圆轨道上运动的质量为m m的人造地球卫星，它的人造地球卫星，它 到地面的距离等于地球半径到地面的距离等于地球半径R R，地面上的重力加速，地面上的重力加速 度为度为g g，则（，则（ ） A A卫星运动的速度为卫星运动的速度为 B B卫星运动的周期为卫星运动的周期为 C C卫星运动的加速度为卫星运动的加速度为 D D卫星的动能为卫星的动能为 2gR R 4 g 1 g 2 1 mgR 4 D D 第22页/共25页 6. (20146. (2014