【高中物理】宇宙航行 课件 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、万有引力理论的成就万有引力理论的成就二二 、应用万有引力定律还可以发现未知天体、应用万有引力定律还可以发现未知天体一一 、应用万有引力定律可以计算天体的质量、应用万有引力定律可以计算天体的质量一是一是“地上地上”一是一是“天上天上”复习回顾复习回顾7.4 7.4 宇宙航行宇宙航行中中国国人人的的飞飞天天梦梦外国人的外国人的“飞天飞天”梦梦20232023年年1010月月2626日神州十六和神州十七乘务组会师日神州十六和神州十七乘务组会师牛顿的猜想牛顿的猜想牛顿的手稿牛顿的手稿设地球质量为设地球质量为M M，半径为，半径为R R，人造地球，人造地球卫星的质量为卫星的质量为m.m.想一想想一想:物

2、体初速度至少达到多大时物体初速度至少达到多大时就可以成为一颗人造地球卫星呢就可以成为一颗人造地球卫星呢?近地卫星近地卫星教科书教科书P60P60【思考与讨论】【思考与讨论】一、宇宙速度一、宇宙速度1.1.第一宇宙速度第一宇宙速度 V1=7.9km/s地球地球11.2km/sv7.9km/s2.2.第二宇宙速度第二宇宙速度V2=11.2km/sV3=16.7km/s3.3.第三宇宙速度第三宇宙速度人造地球卫星人造地球卫星(最小的发射速度最小的发射速度)二、人造地球卫星的运动规律二、人造地球卫星的运动规律可见：可见：a a、v v、T T 与与 r r 为一为一 一对应关系一对应关系比较不同轨道上

3、的人造地球卫星的比较不同轨道上的人造地球卫星的a a、v v、T T的大小的大小高轨度小高轨度小周期长周期长三、地球同步卫星三、地球同步卫星1.1.所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：的周期：T T24h24h同步卫星的线速度同步卫星的线速度解：万有引力提供向心力解：万有引力提供向心力 故故 由此解出由此解出将地球质量将地球质量M M及轨道半径及轨道半径r r带入带入同步卫星离地面高度同步卫星离地面高度10 10 一月一月 2024 2

4、024三、地球同步卫星三、地球同步卫星1.1.所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T T24h24h2.2.所有的同步卫星只能所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。为定值。1.1.只能分布在一个确定的赤道轨道上。只能分布在一个确定的赤道轨道上。2.2.周期与地球自转的周期相同

5、周期与地球自转的周期相同:T T2424h h。3.3.角速度角速度与地球的自转角速度相同。与地球的自转角速度相同。4.4.离地面高度离地面高度:h h=36000km=36000km。5.5.线速度线速度:v v=3.1=3.1km/skm/s。特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度同步卫星的特点同步卫星的特点中中国国载载人人航航天天员员发发展展史史【例题】【例题】我国成功地发射了我国成功地发射了“一箭双星一箭双星”，将，将“风云风云1 1号号”气象卫星和气象卫星和“实验实验5 5号号”科学实验卫星送入离地面科学实验卫星送入离地面87

6、0km870km的轨道，已知地球半径为的轨道，已知地球半径为6400km6400km，这两颗卫星的运动速度，这两颗卫星的运动速度约为约为 A.11.2kmA.11.2kms s B.7.9km B.7.9kms s C.7.4km C.7.4kms s D.2.1km D.2.1kms sC【当堂检测】【当堂检测】(多选多选)人造地球卫星的轨道半径越大，则人造地球卫星的轨道半径越大，则 A.A.速度越小，周期越小速度越小，周期越小 B.B.速度越小，加速度越小速度越小，加速度越小 C.C.加速度越小加速度越小,周期越大周期越大 D.D.角速度越小角速度越小,加速度越大加速度越大BC【巩固训练】

7、【巩固训练】两颗人造地球卫星质量之比两颗人造地球卫星质量之比m m1 1m m2 2=12,=12,轨道半径之比轨道半径之比R R1 1R R2 2=31=31，下列有关数据之比正确的是，下列有关数据之比正确的是 A.A.周期之比周期之比T T1 1T T2 2=31 =31 B.B.线速度之比线速度之比v v1 1v v2 2=31=31 C.C.向心力之比向心力之比F F1 1F F2 2=19 =19 D.D.向心加速度之比向心加速度之比a a1 1a a2 2=19=19D一、宇宙速度一、宇宙速度 1 1.第一宇宙速度（环绕速度）第一宇宙速度（环绕速度）v v1 1=7.9km/s=7

8、.9km/s 2.2.第二宇宙速度（脱离速度）第二宇宙速度（脱离速度）v v2 2=11.2km/s=11.2km/s 3.3.第三宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度（逃逸速度）v v3 3=16.7km/s=16.7km/s二、同步卫星二、同步卫星 1 1.周期周期T=24hT=24h 2.2.卫星轨道平面与地球赤道平面重合卫星轨道平面与地球赤道平面重合小结小结同学们同学们 再见！再见！h=3.6107mr=4.26107mv=3.1km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv=7.9km/sT=85分钟分钟同同步步卫卫星星近近地地卫卫

9、星星月球月球近地卫星、近地卫星、同步卫星、同步卫星、月球三者月球三者比较比较比较赤道上的某一点、近地卫星、比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的同步卫星的T T、v v、a a向向3 3颗同步卫星可实现全球覆盖颗同步卫星可实现全球覆盖1.1.同步卫星主要用于同步卫星主要用于通讯。要实现全球通通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫讯，只需三颗同步卫星即可。星即可。2.2.为了同步卫星之间为了同步卫星之间不互相干扰，大约不互相干扰，大约33左右才能放置左右才能放置1 1颗，颗，这样地球的同步卫星这样地球的同步卫星只能有只能有120120颗。可见，颗。可见，空间位置也是一种资空间位置也是一种资源。源

10、。如何发射同步卫星？如何发射同步卫星？同步卫星变轨时的各参量比较同步卫星变轨时的各参量比较v1v3v v2A2A v v1 1v v3 3 v v2B2Bv v1 1 v v3 3v v2A2A v v1 1 v v3 3 v v2B2Bv1v2Av2Bv3vtv2AAv2BB 凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即运动方程，即:重力重力=万有引力万有引力=向心力向心力小小 结结：一、宇宙速度一、宇宙速度 1 1、第一宇宙速度（环绕速度）第一宇宙速度（环绕速度）v v1 1=7.9km/s=7.9km/s 2 2、第二宇宙速度（脱离速度）第二宇宙速度（脱离速度）v v2 2=11.2km/s=11.2km/s 3 3、第三宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度（逃逸速度）v v3 3=16.7km/s=16.7km/s二、同步卫星二、同步卫星 1 1、周期周期T=24hT=24h 2 2、卫星轨道平面与地球赤道平面重合卫星轨道平面与地球赤道平面重合同学们同学们 再见！再见！