4 人造衛(wèi)星 宇宙速度0.ppt

1、4人造衛(wèi)星宇宙速度,1了解人造衛(wèi)星的發(fā)射與運(yùn)行原理，知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度 2通過(guò)了解人造衛(wèi)星的運(yùn)行原理，認(rèn)為萬(wàn)有引力定律對(duì)科學(xué)發(fā)展所起的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí),一、人造衛(wèi)星 1衛(wèi)星：一些自然的或人工的在太空中 運(yùn)動(dòng)的物體 2人造衛(wèi)星：人類應(yīng)用 結(jié)合各種先進(jìn)技術(shù)，使用于通信、導(dǎo)航、收集氣象數(shù)據(jù)和其他許多領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)研究的繞地球運(yùn)動(dòng)的儀器,繞行星,火箭技術(shù),第二宇宙速度：使人造衛(wèi)星脫離地球的引力束縛，不再繞地球運(yùn)行，從地面發(fā)射所需要的最小速度，v2 km/s. 3第三宇宙速度：使物體脫離太陽(yáng)的束縛而飛離太陽(yáng)系，從地球表面發(fā)射所需的最小速度，v3 km/s.,環(huán)繞,

2、最小發(fā)射,7.9 km/s,11.2,16.7,一、第一宇宙速度的理解和計(jì)算 宇宙速度是在地球上滿足不同要求的發(fā)射速度，不能理解成衛(wèi)星的運(yùn)行速度,【特別提醒】 第一宇宙速度是最大運(yùn)行速度，也是最小發(fā)射速度,第二宇宙速度和第三宇宙速度當(dāng)發(fā)射速度7.9 km/sv11.2 km/s時(shí)，衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，地球位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；當(dāng)11.2 km/sv16.7 km/s時(shí)，衛(wèi)星將脫離地球的束縛成為太陽(yáng)系的一顆“小行星”；當(dāng)v16.7 km/s時(shí)，衛(wèi)星將脫離太陽(yáng)引力的束縛跑到太陽(yáng)系以外的空間去所以第二宇宙速度指在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為太陽(yáng)系的“小行星”所需的最小發(fā)射

3、速度，其值為v11.2 km/s.第三宇宙速度指在地面上發(fā)射物體，使之脫離太陽(yáng)的引力束縛的最小發(fā)射速度，其值為v16.7 km/s.,由此可見(jiàn)，人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的v、T由地球質(zhì)量和軌道半徑?jīng)Q定，而與人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)在同一軌道的不同衛(wèi)星應(yīng)具有相同的線速度，周期和角速度,三、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體三種勻速圓周運(yùn)動(dòng)的異同 同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星由于相對(duì)地面靜止，所以它有如下特點(diǎn)： (1)同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致 (2)同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同(T24 h)同步衛(wèi)星運(yùn)行的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度 (3)要與地球同步，同步衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面共面

4、由于向心力是由萬(wàn)有引力提供的，萬(wàn)有引力必須在軌道平面上，所以同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上，即所有同步衛(wèi)星都在赤道的正上方,又GMgR2，代入數(shù)據(jù)T24 h86 400 s，g9.8 m/s2，R6 400 km，得h3.6104 km.也就是說(shuō)，同步衛(wèi)星必須位于赤道的正上方，離地面的高度約為3.6104 km.,軌道半徑：近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同，同步衛(wèi)星的軌道半徑較大r同r近r物,動(dòng)力學(xué)規(guī)律：近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都只受萬(wàn)有引力作用，滿足萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力所決定的天體運(yùn)行規(guī)律赤道上的物體由萬(wàn)有引力和地面支持力的合力充當(dāng)向心力(或說(shuō)成萬(wàn)有引力的分力充當(dāng)向心力)，它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同于衛(wèi)星

5、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,宇宙速度,答案B,【變式1】 第一宇宙速度是物體在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，則有() A被發(fā)射的物體質(zhì)量越大，第一宇宙速度越大 B被發(fā)射的物體質(zhì)量越小，第一宇宙速度越大 C第一宇宙速度與被發(fā)射物體的質(zhì)量無(wú)關(guān) D第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān),答案CD,【典例2】 如圖341所示，a、b、c是大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星，a、b質(zhì)量相同且小于c的質(zhì)量，下面說(shuō)法中正確的是 () Ab、c的線速度大小相等且大于a的線速度 Bb、c的向心加速度相等且大于a的向心加速度 C.b、c的周期相等且大于a的周期 Db、c的向心力相等且大于a的向心力,人造地球衛(wèi)星,圖341

6、,答案C,借題發(fā)揮雖然線速度大小相等，若衛(wèi)星質(zhì)量不同，向心力也就不同,【變式2】 現(xiàn)有兩顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星A和B，它們的軌道半徑分別為rA和rB.如果rArB，則 () A衛(wèi)星A的運(yùn)動(dòng)周期比衛(wèi)星B的運(yùn)動(dòng)周期大 B衛(wèi)星A的線速度比衛(wèi)星B的線速度大 C衛(wèi)星A的角速度比衛(wèi)星B的角速度大 D衛(wèi)星A的加速度比衛(wèi)星B的加速度大,答案A,【典例3】 下列關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說(shuō)法中不正確的是 () A同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都 是確定的 B同步通信衛(wèi)星的角速度雖已被確定，但高度和速率 可以選擇高度增加，速率增大；高度降低，速率 減小，仍同步,同步衛(wèi)星,C我國(guó)發(fā)射第一顆人造地球

7、衛(wèi)星的周期是114 min，比同步通信衛(wèi)星的周期短，所以第一顆人造衛(wèi)星離地面的高度比同步衛(wèi)星低 D同步通信衛(wèi)星的運(yùn)行速率比我國(guó)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星的運(yùn)行速率小,答案B,答案AD,同步衛(wèi)星的發(fā)射問(wèn)題 同步衛(wèi)星的發(fā)射有兩種方法，一是直接發(fā)射到同步軌道；二是先發(fā)射到近地軌道，然后再加速進(jìn)入橢圓軌道，再加速進(jìn)入地球的同步軌道 發(fā)射人造衛(wèi)星要克服地球的引力做功，發(fā)射的越高，克服地球的引力做功越多，發(fā)射越困難所以在發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)先讓它進(jìn)入一個(gè)較低的近地軌道(停泊軌道)A，然后通過(guò)點(diǎn)火加速，使之做離心運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入一個(gè)橢圓軌道(轉(zhuǎn)移軌道)B，當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，再次通過(guò)點(diǎn)火加速使其做離心運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入同步

8、軌道C.,A衛(wèi)星在軌道B上由P向Q運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中速率越來(lái)越小 B衛(wèi)星在軌道C上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的速率大于在軌道A上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速率 C衛(wèi)星在軌道B上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的向心加速度與在軌道A上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的向心加速度是相等的 D衛(wèi)星在軌道B上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)受到地球的引力小于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)受到地球的引力,【典例4】 如圖342所示，軌道A與軌道B相切于P點(diǎn)，軌道B與軌道C相切于Q點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的是 (),圖342,答案ACD,宇宙速度 1關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是 () A第一宇宙速度又叫脫離速度 B第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度 C第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無(wú)關(guān) D第一宇宙速度跟地球的半徑無(wú)關(guān),解析由于對(duì)第一宇宙速度與環(huán)繞速度兩個(gè)概念識(shí)記不準(zhǔn)，造成誤解，其實(shí)第一宇宙速度是指最大的環(huán)繞速度 答案B,2金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量為地球的0.82倍那么(g取10 m/s2)： (1)金星表面的自由落體加速度是多大？ (2)金星的第一宇宙速度是多大(地球的第一宇宙速度為7.9 km/s)?