4.7.1人造地球卫星 宇宙速度.ppt

1、,课标定位,学习目标：,1.会推导第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 2了解人造卫星的有关知识，知道近地卫星、同步卫星的特点 3了解经典力学的发展历程和伟大成就，知道经典力学与相对论、量子力学的关系 重点难点：宇宙速度及人造卫星的有关问题,基本特征 把天体运动看成是匀速圆周运动，所需的向心力由万有引力提供,1.三个近似,2.卫星的向心加速度、角速度、线速度、周期与轨道半径之间的关系,当卫星稳定运行，轨道半径R越大，V越_, 越_T越_向心加速度越_,近地卫星贴近地球表面运行，可近似做匀速圆周运动的半径等于地球半径;,在地球表面随地球一起自转的物体可近似认为其重力等于地球对它的万有引力

2、；,天体的运动轨道可近似看做圆周运动,人造地球卫星的最大运行速度：,人造地球卫星的最小周期：,要点深化,注意,a、v、T是相互联系的，其中一个量发生变化，其余各量也随之发生变化,1.a、v、T皆与卫星的质量无关，只由轨道半径R和中心天体的质量M决定,2.人造地球卫星的轨道圆心一定与地心重合,BD,练习1,1.在圆轨道上运动的质量为 m 的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g,则（ ）,A、卫星运动的速度为,B、卫星运动的周期为,C、卫星运动的加速度为g/2,D、卫星的动能为mgR/4,1第一宇宙速度(环绕速度) (1)大小：_ km/s (2)意义：使卫星绕地球做

3、匀速圆周运动以至不落到地面的最小地面发射速度 卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做_运动的最大速度,7.9,匀速圆周,3第三宇宙速度（逃逸速度） (1)大小：_ km/s (2)意义：从地面上发射物体，使之能逃逸出_的引力范围，飞到太阳系以外的空间所必需的最小地面发射速度,16.7,太阳,2第二宇宙速度（脱离速度） (1)大小：_ km/s (2)意义：使卫星挣脱_引力束缚的最小地面发射速度。,11.2,地球,（从地面上发射物体，使之能脱离地球的引力，成为绕太阳运动的人造行星或者飞到其他行星上去所必需的最小发射速度）,要点深化,（1）第一宇宙速度的理解和推导,由于在人造卫星的发射过程中，火

4、箭要克服地球的引力做功，所以将卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大，故人造卫星的最小发射速度对应将卫星发射到近地表面运行，此时发射时的动能全部转化为绕行的动能，而不需转化为重力势能,根据论述，可推导如下：,因此，最小的发射速度就是近地卫星的环绕速度,（2）其他天体的第一宇宙速度可以参照此法推导，,g为该天体表面的重力加速度，R为该天体的半径,练习2,1990年5月，中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，其直径2R=32km,如该行星的密度和地球的密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？ （已知地球的半径R0=6400km,地球

5、的第一宇宙速度V1=8km/s）,特别提醒：,(1)三个宇宙速度分别为三种不同情况下在地面附近的最小发射速度,(3)运行速度为人造卫星做匀速圆周运动的环绕速度，其不同于发射速度,(2)第一宇宙速度是最小发射速度，也是人造卫星的最大环绕速度,相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星。同步卫星有以下几个特点：,1同步卫星的运行方向与地球自转方向一致,2同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，且T24 h.,3同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度,4同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，所有的同步卫星都在赤道的正上方,要与地球同步，卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，又由于向心力是万有引力提供的，万有引力必须在轨道平面上,要点深化,同步卫星离地高度的求法,5同步卫星高度固定不变,所有同步卫星的周期T、轨道半径r、环绕速度v、角速度及向心加速度a的大小均相同,注意：,1.一般卫星的周期、线速度等可比同步卫星大，也可比同步卫星小，但线速度不超过V=7.9km/s,2.一般卫星的轨道是任意的，同步卫星的轨道在赤道平面内，但无论是一般卫星还是同步卫星，其轨道平面一定通过地球的球心,3. 同步卫星离地