天體運動與人造衛(wèi)星分解學習教案

1、天體運動與人造衛(wèi)星天體運動與人造衛(wèi)星(rnzowixng)分解分解第一頁，共19頁。 1人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星 (1)概念：如圖概念：如圖651所示，當物體所示，當物體的的 足夠大時，它將會圍繞足夠大時，它將會圍繞 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)而不再落回地面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動而不再落回地面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動的人造衛(wèi)星。的人造衛(wèi)星。 (2)運動規(guī)律：一般情況下可認為運動規(guī)律：一般情況下可認為(rnwi)人人造衛(wèi)星繞地球做造衛(wèi)星繞地球做 運動。運動。 (3)向心力來源：人造地球衛(wèi)星的向心力由向心力來源：人造地球衛(wèi)星的向心力由 提供。提供。 初速度初速度地球地球(dqi)圖圖651勻速圓周勻速圓周地球地球(dqi

2、)對它對它的萬有引力的萬有引力 自學教材自學教材 第1頁/共19頁第二頁，共19頁。 重點重點(zhngdi(zhngdin)n)詮釋詮釋 對宇宙速度的理解對宇宙速度的理解 宇宙速度是滿足地球上不同要求的衛(wèi)星的發(fā)射速度，不宇宙速度是滿足地球上不同要求的衛(wèi)星的發(fā)射速度，不能理解成衛(wèi)星的運行速度。能理解成衛(wèi)星的運行速度。 (1)第一宇宙速度：指人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻第一宇宙速度：指人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，速圓周運動所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v7.9 km/s。 設地球質(zhì)量為設地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為，衛(wèi)星質(zhì)量為m，衛(wèi)

3、星到地心的距離為，衛(wèi)星到地心的距離為r，衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度為，衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度為v ，根據(jù)萬有引力定律，根據(jù)萬有引力定律和牛頓和牛頓(ni dn)第二定律得：第二定律得：第2頁/共19頁第三頁，共19頁。第3頁/共19頁第四頁，共19頁。2宇宙速度宇宙速度(1)第一宇宙速度：第一宇宙速度：v1 ，又稱環(huán)繞速度，又稱環(huán)繞速度(hun ro s d)。(2)第二宇宙速度：第二宇宙速度：v2 ，又稱脫離速度。，又稱脫離速度。(3)第三宇宙速度：第三宇宙速度：v3 ，也叫逃逸速度。，也叫逃逸速度。7.9 km/s11.2 km/s16.7 km/s第4頁/共19頁第五頁，共19頁。第

4、5頁/共19頁第六頁，共19頁。第6頁/共19頁第七頁，共19頁。(例題例題)火星直徑約為地球的一半，質(zhì)量約為火星直徑約為地球的一半，質(zhì)量約為地球的十分之一，它繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑地球的十分之一，它繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)半徑的約為地球公轉(zhuǎn)半徑的1.5倍。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，倍。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以下說法正確的是以下說法正確的是()A火星表面重力火星表面重力(zhngl)加速度的數(shù)值比加速度的數(shù)值比地球表面小地球表面小B火星公轉(zhuǎn)的周期比地球的長火星公轉(zhuǎn)的周期比地球的長C火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大D火星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大火星公轉(zhuǎn)的向心加速度比地球的大第7頁/共19

5、頁第八頁，共19頁。第8頁/共19頁第九頁，共19頁。第9頁/共19頁第十頁，共19頁。 1.人造衛(wèi)星的軌道人造衛(wèi)星的軌道 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動時由地球?qū)λ娜f有引力充當向心力。由地球?qū)λ娜f有引力充當向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的圓心必與地心重合，而這樣的軌道圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過兩極點上空的極地軌道。當然也應存在著與赤道平面兩極點上空的極地軌道。當然也應存在著與赤道平面(pngmin)成某一角度的圓軌道。如圖成某一角

6、度的圓軌道。如圖652所示。所示。圖圖652第10頁/共19頁第十一頁，共19頁。2.如圖如圖653中的圓中的圓a、b、c，其圓心，其圓心 均位均位 于地球的自轉(zhuǎn)軸于地球的自轉(zhuǎn)軸 線上，對衛(wèi)星線上，對衛(wèi)星 環(huán)繞地球做勻速圓周運動而言，以下環(huán)繞地球做勻速圓周運動而言，以下 說法說法(shuf)正確的是正確的是() A衛(wèi)星的軌道可能為衛(wèi)星的軌道可能為a B衛(wèi)星的軌道可能為衛(wèi)星的軌道可能為b C衛(wèi)星的軌道可能為衛(wèi)星的軌道可能為c D同步衛(wèi)星的軌道只可能為同步衛(wèi)星的軌道只可能為b圖圖653第11頁/共19頁第十二頁，共19頁。人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過(jnggu)多次變軌方可到達預定軌道。(1)為了節(jié)

7、省能量，在赤道上順著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上。(2)在A點點火加速，由于速度變大，萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星做離心運動進入橢圓軌道。(3)在B點(遠地點)再次點火加速進入圓形軌道。1變軌(bin u)原理及過程第12頁/共19頁第十三頁，共19頁。2三個運行(ynxng)物理量的大小比較速度(sd)v1v3vAvBvAv1v3vB第13頁/共19頁第十四頁，共19頁。加速度因為(yn wi)在A點，衛(wèi)星只受到萬有引力作用，故不論從軌道還是軌道上經(jīng)過A點，衛(wèi)星的加速度都相同，同理，經(jīng)過B點加速度也相同。第14頁/共19頁第十五頁，共19頁。周期(zhuq)T1T2T3T1T2T3第15

8、頁/共19頁第十六頁，共19頁。第16頁/共19頁第十七頁，共19頁。三、衛(wèi)星的運行速度和發(fā)射速度三、衛(wèi)星的運行速度和發(fā)射速度（1）發(fā)射速度是火箭推動衛(wèi)星使之不斷加）發(fā)射速度是火箭推動衛(wèi)星使之不斷加速，直至衛(wèi)星脫離火箭時衛(wèi)星的速度。速，直至衛(wèi)星脫離火箭時衛(wèi)星的速度。（2）運行速度（環(huán)繞）運行速度（環(huán)繞(hunro)速度）是衛(wèi)速度）是衛(wèi)星環(huán)繞星環(huán)繞(hunro)地球做勻速圓周運動的線地球做勻速圓周運動的線速度。速度。 地球第一宇宙速度是發(fā)射地球第一宇宙速度是發(fā)射地球(dqi)衛(wèi)星的最小速衛(wèi)星的最小速度，是衛(wèi)星繞地球度，是衛(wèi)星繞地球(dqi)運行的最大速度。運行的最大速度。第17頁/共19頁第十八頁，共19頁。1（多選）關于第一宇宙速度，下列（多選）關于第一宇宙速度，下列(xili)說法正確的是說法正確的是 ()A它是人造地球衛(wèi)星繞地球運行的最小速度它是人造地球衛(wèi)星繞地球運行的最小速度B它是人造地球衛(wèi)星