人造卫星 宇宙速度.ppt

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1、第三章万有引力定律第四节人造卫星宇宙速度1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为《天地幻想和全球引力效应》的论文中，率先提出了制作人造地球卫星的设想.1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而开创了人类航天的新纪元．1961年4月12日，前苏联成功地发射了第一艘“东方号”载人飞船，尤里·加加林成为第一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕．1969年7月20日，美国航天员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗11”号飞船，登陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想……卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体。问：离地面一定高度的物体

2、以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物体将做平抛运动，即最终要落回地面．但如果射出的速度增大，会发生什么情况呢？一、人造地球卫星二、宇宙速度1.人造卫星的两个速度：（1）发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须有的速度。（2）环绕速度：卫星绕地球做匀速圆周运动的速度。2.宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)：推导方法一：假如地球和人造卫星的质量分别为M和m，卫星的轨道半径和线速度分别为r和v，根据万有引力提供向心力，可解出对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径R，可求出：将引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量M＝5.98×1024kg及地球半径R＝6

3、.37×106m代入上式，可求得v1＝7.9km/s,这就是第一宇宙速度。推导方法二：地面附近重力提供向心力，推导第一宇宙速度的另一种表达式：即所以将R＝6.37×106m,g＝9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍为7.9km/s．注意：第一宇宙速度是最小发射速度，最大的运行（环绕）速度。第二宇宙速度（脱离速度）v2＝11.2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）v3＝16.7km/s宇宙速度.mp4三、卫星的轨道三类：赤道轨道、极地轨道和一般轨道三轨道共同特点：1.都是以地心为圆心的同心圆;2.没有跟某一经度重合的轨道（地球的自转）;3.没有跟某一维度重合的轨道（赤道轨道除外）四、

4、卫星的运行结论：绕同一行星运行的卫星的a,v,w,T只与轨道半径r有关，且轨道半径r越大，a,v,w越小，T越大。五、人造卫星的超重和失重人造卫星在加速升空和减速返回时，均有竖直向上的加速度，处于超重状态。人造卫星在轨道运行时，万有引力提供向心力，卫星处于完全失重状态，和重力有关的力学现象都不会发生。六、地球同步卫星1.概念：地球同步卫星是指其公转周期和地球自转周期相等的卫星．2.地球同步卫星有几个明显的特点：周期一定——23小时56分4秒．方位一定——赤道上空．高度一定——3.6×107m．3.地球同步卫星的发射：地球同步卫星.mp4.SWF例：如图所示，在发射地球同步卫星的过

5、程中，卫星首先进入椭圆轨道I，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则（    ）A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB．卫星在同步轨道II上的运行速度大于7.9km/sC．在椭圆轨道I上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D．卫星在Q点通过加速实现由轨道I进入轨道II例：（1998年·上海）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是A．卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的

6、速率B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道2上经过P点速度小于在轨道3上经过P点的速度D．卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度4.地球同步卫星运行高度的计算讨论交流：若R’=60R表示月球的轨道半径，T’=27d表示月球公转周期，如何计算h？根据开普勒第三定律：七、人造地球卫星有广泛的应用：资源调查电视教育是培养人才的一种手段．但是电视靠中继站转播，每隔50km就要建一个中继站，这要耗费大量的人力、物力．如果利用卫星传播，像我们这样幅员辽阔的国家，只要一颗同步通信卫星，边远地区就可以收看首都的电视节目．1984年4月我国发射的

7、试验通信卫星为我国通信事业的现代化，开拓了极为广阔的前景．1986年10月我国开始利用通信卫星进行电视教育．1.为什么要想发射一颗80min绕地球一周的卫星是不可能的？说说理由2.土星外层上有一个环。为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断：Ａ．若V与R成正比，则该层是土星的一部分；Ｂ．若V2与R成正比，则该层是土星的卫星群Ｃ．若V与R成反比，则该层是土星的一部分Ｄ．若V2与R成反比，则该层是土星的卫星群3.假设