人造卫星宇宙速度ppt课件.pptx

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1、3.4 3.4 人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度这张地球照片是阿波罗这张地球照片是阿波罗17号太空船船员所号太空船船员所拍摄的拍摄的“蓝色弹珠蓝色弹珠”（The Blue Marble），拍摄时间为），拍摄时间为1972年年12月月7日，日，拍摄高度距离地面大约四万五千公里，是拍摄高度距离地面大约四万五千公里，是迄今为止最广泛流传的地球照片。迄今为止最广泛流传的地球照片。嫦嫦娥娥奔奔月月牛顿的手稿牛顿的手稿 -发射人造卫星原理发射人造卫星原理 牛顿对发射人造卫星的构想：牛顿对发射人造卫星的构想： 从高山上用不同的水从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一平速度抛出物体，速度一次比一次次比一次

2、大大，落点也就一，落点也就一次比一次离山脚次比一次离山脚远远。如果。如果没有空气阻力，没有空气阻力，当速度足当速度足够大时，物体就永远不会够大时，物体就永远不会落到地面上来落到地面上来，它将绕地，它将绕地球旋转成为一颗绕地球运球旋转成为一颗绕地球运动的动的人造地球卫星人造地球卫星。牛顿人造地球卫星的设想图牛顿人造地球卫星的设想图Main Ideav平抛平抛洲际洲际导弹导弹人造人造卫星卫星增大增大 18951895年，俄国宇航先驱年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为齐奥尔科夫斯基在一篇名为天地幻想和全球引力效应天地幻想和全球引力效应的论文中率先提出了制造人的论文中率先提出了制造人造卫星的设想

3、。造卫星的设想。19571957年年1010月月4 4日，苏联将第一颗人造卫日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。星送入环绕地球的轨道。齐奥尔科夫斯基齐奥尔科夫斯基“宇宙航行之父宇宙航行之父” 1976年年 “东方红一号东方红一号” 中国第一颗人造地球卫星中国第一颗人造地球卫星Main Idea要使卫星能够环绕地球飞行，要使卫星能够环绕地球飞行，最小发射速度多大？最小发射速度多大？v平抛平抛洲际洲际导弹导弹人造人造卫星卫星增大增大1.1.第一宇宙速度：第一宇宙速度：使卫星能环绕地球使卫星能环绕地球运行所需的运行所需的最小发最小发射速度射速度rMmRE方法：万有引力提供卫星做圆周运动的向心

4、力2rGMm=rvm2ERGMrGMvERr 7.9km/s算一算算一算：要使卫星能够环绕地球飞行，最小发要使卫星能够环绕地球飞行，最小发射速度是多大呢射速度是多大呢？（提示：以这个发射时，卫星刚提示：以这个发射时，卫星刚好能以这个速度贴着地面飞行好能以这个速度贴着地面飞行，已知，已知=6.67=6.671010- -1111NmNm2 2/kg/kg2 2 , , 地球质量地球质量M=5.9M=5.910102424kg, kg, 地球半径地球半径R RE E=6400km=6400km）由由 F F万万=F=F向向得2ERGMm=mgERGMv 7.9km/sEgR思考，如果知道地球半径思

5、考，如果知道地球半径RE=6400km，重，重力加速度为力加速度为g=9.8m/s2,能求第一宇宙速度吗？能求第一宇宙速度吗？=ERv2m想一想想一想：如果卫星发射如果卫星发射速度大于速度大于7.9km/s7.9km/s，卫星将，卫星将怎样运行？怎样运行？ 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/sMain Ideav v1 1=7.9=7.9km/skm/s 如果人造地球卫星进如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度入地面附近的轨道速度大于大于7.9km/s7.9km/s，

6、而小于，而小于11.2km/s11.2km/s，它绕地球运，它绕地球运动的轨迹是椭圆。动的轨迹是椭圆。7.9km/sv11.2km/s7.9km/sv11.2km/s 当物体的速度大于或等于当物体的速度大于或等于11.2km/s11.2km/s时，卫星时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。达到第就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。2.2.第二宇宙速度：第二宇宙速度： 如果物体的速度大于或等于如果物体的速度大于或等于16.7km/s16.7km/s，物体，物体就就摆脱了太阳引力的束缚摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以

7、外的宇，飞到太阳系以外的宇宙空间去。宙空间去。3.3.第三宇宙速度第三宇宙速度：太阳太阳Main Idea17已知地球质量为已知地球质量为M,万有引力常量为万有引力常量为G, 卫星绕地球做圆周运动卫星绕地球做圆周运动,轨道半径为轨道半径为r. 求卫星的加速度求卫星的加速度a、线速度线速度v、角速、角速度度 、周期周期T.Main Idea 万有引力万有引力 = = 向心力向心力基本方程基本方程2rMmGrvm2marm222mrT2rMGa 3rMGGMrT32MvGrA AB BC Cv v1 1=7.9km/s=7.9km/s越高，越慢越高，越慢三、人造卫星的运行规律三、人造卫星的运行规律

8、思考：向高轨道发射卫星难呢？还是向低思考：向高轨道发射卫星难呢？还是向低轨道发射卫星难呢？轨道发射卫星难呢？第一宇宙速度是：第一宇宙速度是：卫星能环绕地球运行的最小发射速度，卫星能环绕地球运行的最大绕行速度！即近地卫星的绕行速度！例例1.1.下列说法是否正确？为什么？下列说法是否正确？为什么？（1 1）人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道）人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐半径逐渐减小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。渐增大。（2 2）因为高轨道卫星的运行速度小，所以高）因为高轨道卫星的运行速度小，所以高轨道卫星需要的发射速度也较小轨道卫星需

9、要的发射速度也较小。20m/s例例2 2：19901990年年3 3月，中国紫金山天文台将月，中国紫金山天文台将19651965年年9 9月月2020日日发现的第发现的第753753号小行星命名为吴健雄星，其直径为号小行星命名为吴健雄星，其直径为32 32 km.km.如果该小行星的密度和地球相同，求该小行星的如果该小行星的密度和地球相同，求该小行星的第一宇宙速度第一宇宙速度( (已知地球半径已知地球半径R0R06 400 km6 400 km，地球，地球的第一宇宙速度的第一宇宙速度v0v0取取8 km/s.)8 km/s.)例例3.A、B、C三颗卫星绕地球作圆周运动三颗卫星绕地球作圆周运动,

10、 卫星质量卫星质量mC=2mA=2mB,轨道半径轨道半径rB=rC=4rA.则卫星的则卫星的:A.加速度加速度aA:aB:aC=16:1:1B.线速度线速度vA:vB:vC=2:1:1C.角速度角速度 A: B: C=1:1:1D.周期周期TA:TB:TC=1:8:8【ABD】24 某国家电视报道：该国发射了某国家电视报道：该国发射了一颗周期一颗周期1h1h的人造地球卫星。请你的人造地球卫星。请你判断该新闻的正确性判断该新闻的正确性Tmin=84minR地=6400km，g取10m/s2 这是一则虚假新闻例例4.4.据观察，某行星外围有一个模糊不清的环。为据观察，某行星外围有一个模糊不清的环。为了判断环是连续物还是卫星群，测出了环中各层的了判断环是连续物还是卫星群，测出了环中各层的线速度线速度V V大小与该层至行星的中心的距离大小与该层至行星的中心的距离R R，以下判，以下判断正确的是：断正确的是：A A、若、若V V与与R R成正相关，则环是连续物成正相关，则环是连续物B B、若、若V V与与R R成反相关，则环是连续物成反相关，则环是连续物C C、若、若V V与与R R成正相关，则环是卫星群成正相关，则环是卫星群D D、若、若V V与与R R成反相关，则环是卫星群成反相关，则环是卫星群(A(A、D)D)