衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1、 人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星 宇宙速度宇宙速度一、人造衛(wèi)星的發(fā)展歷程一、人造衛(wèi)星的發(fā)展歷程衛(wèi)星是一些自然的或人工的在太空中繞行星運(yùn)動(dòng)的物體19世紀(jì)中葉俄羅斯學(xué)者齊奧爾科夫斯基首先提世紀(jì)中葉俄羅斯學(xué)者齊奧爾科夫斯基首先提出制造人造衛(wèi)星的設(shè)想（噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭）出制造人造衛(wèi)星的設(shè)想（噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭）第一顆人造地球衛(wèi)星何時(shí)何地發(fā)射成功1957年年10月月4日蘇聯(lián)日蘇聯(lián)第一艘載人飛船何時(shí)何地發(fā)射成功1961年年4月月12日日 蘇聯(lián)蘇聯(lián) 加加林加加林 東方一號(hào)載人飛船東方一號(hào)載人飛船人類何時(shí)登上月球1969年年7月月16日日9時(shí)時(shí)32分，美國(guó)分，美國(guó) 阿波羅阿波羅11號(hào)升空，號(hào)升空，19日進(jìn)入月球軌日進(jìn)入月

2、球軌道，道，20日下午日下午4時(shí)時(shí)17分著陸，分著陸，10時(shí)時(shí)56分阿姆斯特朗踏上月面分阿姆斯特朗踏上月面 對(duì)個(gè)人來(lái)說(shuō)，這不過是小小的對(duì)個(gè)人來(lái)說(shuō)，這不過是小小的一步，但對(duì)人類而言，卻是巨大飛躍一步，但對(duì)人類而言，卻是巨大飛躍我國(guó)的航天成就2007年10月24日嫦娥一號(hào)月球探測(cè)器發(fā)射成功1970年4月24日我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星升空。2003年10月15日神舟五號(hào)楊利偉2005年10月12日神舟六號(hào)費(fèi)俊龍聶海勝2008年9月25日神舟七號(hào)翟志剛劉伯明景海鵬2012年6月神舟九號(hào)2013年6月神舟十號(hào)赤道軌道赤道軌道極地軌道極地軌道1.1.人造衛(wèi)星的軌道平面：人造衛(wèi)星的軌道平面：所有人造衛(wèi)星的軌道均以

3、所有人造衛(wèi)星的軌道均以地心地心為為圓心圓心其他軌道其他軌道如圖所示，如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？的是哪一條？abcbac300300多年前，牛頓提出設(shè)想多年前，牛頓提出設(shè)想地面上的物體，怎樣才能離開地球地面上的物體，怎樣才能離開地球問題：二、宇宙速度二、宇宙速度二、宇宙速度方法一：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力問題：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地問題：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？(已知已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球質(zhì)量地球質(zhì)量M=5.891024kg, 地球半

4、徑地球半徑R=6400km) 發(fā)射速度：從地球表面發(fā)射出去時(shí)的瞬時(shí)速度該速度的求法還有其它方法嗎？skmRGMvRvmRMmG/9 . 722方法二：重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力問題：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地問題：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？(重力加速度重力加速度g=9.8m/s2地球半徑地球半徑R=6400km) 發(fā)射速度：從地球表面發(fā)射出去時(shí)的瞬時(shí)速度skmgRvRvmmg/9 . 721、第一宇宙速度（環(huán)繞速度） v1=7.9km/s說(shuō)明：說(shuō)明：（）第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，（）第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度

5、，發(fā)射速度低于它，衛(wèi)星將落回地面而不能繞地發(fā)射速度低于它，衛(wèi)星將落回地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；球運(yùn)轉(zhuǎn)；（）等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表（）等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；思考：如果衛(wèi)星發(fā)射速度大于思考：如果衛(wèi)星發(fā)射速度大于7.9km/s，衛(wèi)星將怎樣運(yùn)行？，衛(wèi)星將怎樣運(yùn)行？ 發(fā)射速度：從地球表面發(fā)射出去時(shí)的瞬時(shí)速度11.2km/sv7.9km/s11.2km/s16.7km/s宇 宙 速 度第一宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度第二宇宙速度第二宇宙速度7.9km/s歸納總結(jié)：發(fā)射速度發(fā)射速度v v運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況v v7.9km/s7.9km

6、/sv=7.9km/sv=7.9km/s7.9km/s 7.9km/s v v 11.2km/s11.2km/s11.2km/s v 11.2km/s v 16.7km/s16.7km/s16.7km/s v16.7km/s v第二宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度物體落回地面物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓。物體繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)物體飛出太陽(yáng)系發(fā)射速度：從地球表面發(fā)射出去時(shí)的瞬時(shí)速度三、人造衛(wèi)星的力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系三、人造衛(wèi)星的力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 解決天體（衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)問題的基本思路：解決天體（衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)問題的基本思路：1.1.把天體（或人造衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)把天體（或

7、人造衛(wèi)星）的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力提供2222)2(TmrmrrvmrMmG主線索主線索。 2 2、在地面附近萬(wàn)有引力近似等于物體的重力，、在地面附近萬(wàn)有引力近似等于物體的重力，由上式得：由上式得：2= gRGMmgRMmG=2副線索副線索。在未知地球質(zhì)量在未知地球質(zhì)量M的情況下，并且已知地球表面的的情況下，并且已知地球表面的重力加速度重力加速度g和地球半徑和地球半徑R，可以用，可以用gR2替換替換GM，由，由于這種代換的重要性，通常被稱為于這種代換的重要性，通常被稱為黃金代換黃金代換。四個(gè)字概括做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星半徑與描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的物四個(gè)字

8、概括做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星半徑與描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的物理之間的關(guān)系理之間的關(guān)系：越高越慢越高越慢衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律：衛(wèi)星的各物理量隨軌道半徑的變化而變化的規(guī)律：三、人造衛(wèi)星的力與運(yùn)三、人造衛(wèi)星的力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系動(dòng)關(guān)系地球地球思考思考1 1：對(duì)于繞地球圓周運(yùn)：對(duì)于繞地球圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1 1）離地面越高，線速度越）離地面越高，線速度越 （2 2）離地面越高，周期越）離地面越高，周期越 （3 3）離地面越高，角速度越）離地面越高，角速度越 （4 4）離地面越高，向心加速度）離地面越高，向心加速度越越 小小小小小小大大四個(gè)字概括：四個(gè)字概括：越高越慢越高越慢三、人造衛(wèi)星的

9、力與運(yùn)三、人造衛(wèi)星的力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系動(dòng)關(guān)系地球地球思考思考2 2：對(duì)于繞地球做圓周：對(duì)于繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：它的線速度與第一宇宙速度的比較：它的線速度與第一宇宙速度的比較：第一宇宙速度是貼近地面的衛(wèi)星環(huán)繞速度，所以第一宇宙速度是貼近地面的衛(wèi)星環(huán)繞速度，所以做圓周運(yùn)動(dòng)的高空衛(wèi)星的速度會(huì)比第一宇宙速度做圓周運(yùn)動(dòng)的高空衛(wèi)星的速度會(huì)比第一宇宙速度小小1由于軌道調(diào)整的需要，“嫦娥二號(hào)”繞月做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑減小，則它的A線速度變小 B加速度變大 C周期變大 D向心力變大大BDBD2飛船B與空間站A交會(huì)對(duì)接前繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的位置如圖所示，虛線為各自的軌道，則AA的周期大于B的周期B

10、A的加速度大于B的加速度CA的運(yùn)行速度大于B的運(yùn)行速度DA、B的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度第一宇宙速度是貼近地面的衛(wèi)星環(huán)繞速度，第一宇宙速度是貼近地面的衛(wèi)星環(huán)繞速度，所以做圓周運(yùn)動(dòng)的高空衛(wèi)星的速度會(huì)比第一所以做圓周運(yùn)動(dòng)的高空衛(wèi)星的速度會(huì)比第一宇宙速度宇宙速度小小ADAD3將太陽(yáng)系中各行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星A角速度越大 B周期越大C線速度越大 D向心加速度越大B BgRgR2gR3gR24人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，稱為第一宇宙速度。第一宇宙速度大小是A11.2km/s B7.9km/s C16.7km/s D7.9m/s5若使空間探測(cè)

11、器掙脫太陽(yáng)引力的束縛，其發(fā)射速度至少要達(dá)到A環(huán)繞速度 B第一宇宙速度 C第二宇宙速度 D第三宇宙速度6地球半徑為R,地球表面重力加速度為g，則第一宇宙速度為A B C D B C D B BD DA A下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)7、已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m，引力常量為G，周期為T ，下列表述正確的是（ ）A、衛(wèi)星距地面的高度為 B、衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度C、衛(wèi)星 運(yùn) 行 時(shí)受到的向心力大小為 D、衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度BDBD注意：地球半徑注意：地球半徑R R與軌道半徑與軌道半徑r r的區(qū)別的區(qū)別r=R+hr=R+h8下列說(shuō)法中正確的是 ()A太空人受合力為零 B若衛(wèi)星軌道越高，其繞地運(yùn)行的角速度越大C地球球心與人造地球衛(wèi)星的軌道必定在同一平面內(nèi)D第一宇宙速度是所有做圓周運(yùn)動(dòng)的地球衛(wèi)星運(yùn)行的最大速度9當(dāng)人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A在同一軌道上，衛(wèi)星質(zhì)量越大，運(yùn)行速度越小 B同質(zhì)量的衛(wèi)星，軌道半徑越大，向心力越小C無(wú)論衛(wèi)星質(zhì)量多大，軌道半徑越大，運(yùn)行周期越小D無(wú)論衛(wèi)星質(zhì)量多大，軌道半徑越大，運(yùn)行速度越小CDCD注意橢圓運(yùn)動(dòng)近地點(diǎn)可能注意橢圓運(yùn)動(dòng)近地點(diǎn)可能大于第一宇宙速度大于第一宇宙速度BDBD10.我國(guó)已于2011年9月29日發(fā)射“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器，11月1日發(fā)射