《人造卫星 宇宙速度》PPT.pptx

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1、3.4 3.4 人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度嫦嫦娥娥奔奔月月 敦煌敦煌飞天的壁画天的壁画外国人的外国人的 “飞天天”梦梦牛顿的手稿牛顿的手稿 牛牛顿的的设想想-发射人造射人造卫星原理星原理 牛顿对发射人造卫星的构想：牛顿对发射人造卫星的构想：牛牛顿人造地球人造地球卫星的星的设想想图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牛顿的手稿牛顿的手稿 牛牛顿的的设想想-发射人造射人造卫星原理星原理 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大大，落点也就一，落点也就一次比一次离山脚次

2、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。人造人造卫星星 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的论文中率先提出了制造人造卫星的设想。人造卫星的设想。19571957年年1010月月4 4日，苏联将第一颗人造日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。卫星送入环绕地球的轨道。齐奥

3、尔科夫斯基齐奥尔科夫斯基“宇宙航行之父宇宙航行之父”左图为前苏联斯普特尼克1号，右图为美国探险者1号 1970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宇宙速度宇宙速度rMmRE方法：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力=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

4、个速度贴着地面飞行，已知，已知=6.6710=6.6710-1111NmNm2 2/kg/kg2 2,地球质量地球质量M=5.910M=5.9102424kg,kg,地球半径地球半径R RE E=6400km=6400km）由由 F F万万=F=F向向得思考，如果知道地球半径思考，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？7.9km/s=1.1.第一宇宙速度：使卫星能环绕地球运行第一宇宙速度：使卫星能环绕地球运行所需的所需的最小发射速度最小发射速度想一想想一想：如果卫星发射如果卫星发射速度大于速度大于7.9km/s7

5、.9km/s，卫星将，卫星将怎样运行？怎样运行？v 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稍入地面附近的轨道速度稍大于大于7.9km/s7.9km/s，它绕地球，它绕地球运动的轨迹是椭圆。运动的轨迹是椭圆。7.9km/sv11.2km/s7.9km/svv7.9km/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/s18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,轨道半径轨道半径为为r.求卫

6、星的加速度求卫星的加速度a、线速度线速度v、角、角速度速度、周期周期T.万有引力万有引力 =向心力向心力基本方程基本方程A 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！注意区注意区注意区注意区别别别别和理解和理解和理解和理解卫卫卫卫星星星星发发发发射射射射和和和和稳稳稳稳定运行定运行定运行定

7、运行两种情况两种情况两种情况两种情况22 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1.下列说法是否正确？为什么？下列说法是否正确？为什么？（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）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

8、的发射速度也较小轨道卫星需要的发射速度也较小。20m/s例例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日日发现的第的第753753号小行星命名号小行星命名为吴健雄星，其直径吴健雄星，其直径为3232km.km.如果如果该小行星的密度和地球相同，求小行星的密度和地球相同，求该小行星的第小行星的第一宇宙速度一宇宙速度(已知地球半径已知地球半径R0R06400km6400km，地球的第，地球的第一宇宙速度一宇宙速度v0v0取取8km/s.)8km/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,卫星质量卫

9、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】例例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，以下判，以下判断正确的是：断正确的是：A、若、若V与与R成正相关，则环是连续物成正相关，则环是连续物B、若、若V与与R成反相关，则环是连续物成反相关，则环是连续物C、若、若V与与R成正相关，则环是卫星群成正相关，则环是卫星群D、若、若V与与R成反相关，则环是卫星群成反相关，则环是卫星群(A、D)