人造卫星 宇宙速度
3.4人造卫星·宇宙速度,编辑：周经伟 讲解：周经伟,2013年4月于富顺,1.了解人造卫星的有关知识。,2.会推导第一宇宙速度，知道第二、第三 宙速度。,3.能用所学知识求解卫星基本问题。,嫦娥奔月,敦煌飞天的壁画,万户飞天,神话：千里眼 顺风耳,外国人的 “飞天”梦,讨 论： 地面上的物体，怎样才能发射上太空呢？,牛顿的设想-发射人造卫星原理,牛顿对发射人造卫星的构想：,从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。,牛顿人造地球卫星的设想图,平抛,洲际导弹,人造卫星,增大,一、人造卫星,在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。简称人造卫星。,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造人造卫星的设想。1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。此后，数以千计的人造卫星、空间站，被相继发射进入轨道，用于通信、导航、收集气象数据和其他许多领域内的科学研究。,牛顿人造地球卫星的设想图,平抛,洲际 导弹,人造 卫星,增大,思考: 人造地球卫星的最 小速度有多大呢？,二、宇宙速度,使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做第一宇宙速度。,设地球和卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为r，卫星运动的速度为v。,由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以，,1.第一宇宙速度,从上式可以看出: ，卫星离地心 越高，它运行的速度越慢。,对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：,这就是第一宇宙速度。,第一宇宙速度既是最小的发射速度，也是最大的环绕速度。,第一宇宙速度的另一种表达式 ，请你用已学的知识进行推导。,地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的引力。,即：,解得：,如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是椭圆。,当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。,2.第二宇宙速度：,如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。,3.第三宇宙速度：,太阳,绕地球作匀速圆周运动的卫星， 其所需向心力由万有引力提供,三、卫星的运行(圆周轨道),万有引力 = 向心力,重力近似 =万有引力,基本方程,辅助方程,A,B,C,v1=7.9km/s,越高，越慢,常见的人造卫星,通 信 卫 星,气 象 卫 星,资 源 卫 星,技 术 实 验 卫 星,同步卫星轨道,四、地球同步卫星,地球同步卫星是保持在地球赤道的地面上空、运行周期与地球的自转周期相同的人造地球卫星。,同步卫星离地面的高度是定值,1关于第一宇宙速度，下面说法：它是人造卫星绕地球飞行的最小速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度；它是人造卫星绕地球匀速圆周飞行的最大速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。以上说法中正确的有（ ） A B C D,B,2对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法正确的是（ ） A人造地球卫星的实际绕行速率一定大于7.9km/s B从卫星上释放的物体将作平抛运动 C在卫星上可以用天平称物体的质量 D我国第一颗人造地球卫星（周期是6.84×103s）离地面高度比地球同步卫星离地面高度小,D,3. 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比( ) A火卫一距火星表面较近 B火卫二的角速度较大 C火卫一的运动速度较大 D火卫二的向心加速度较大,AC,4某同学通过直播得知“神舟”六号在圆轨道上运转一圈的时间小于24小时，由此他将其与同步卫星进行比较而得出以下结论，其中正确的是（ ） A.“神舟”六号运行的向心加速度大于同步卫星的向心加速度 B.“神舟”六号在圆轨道上的运行速率小于同步卫星的速率 C.“神舟”六号在圆轨道上的运行角速度小于同步卫星的角速度 D.“神舟”六号运行时离地面的高度小于同步卫星的高度,AD,5“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现A、B两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是（ ） A天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比 B两颗卫星的线速度一定相等 C天体A、B的质量一定相等 D天体A、B的密度一定相等,AD,6我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的质量 为1.24 t，在某一确定的轨道上运行.下列说法中正确的 是（ ） A它定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电视转播 B它的轨道平面一定与赤道平面重合 C若要发射一颗质量为2.48 t的地球同步通信卫星，则该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径大 D要发射一颗质量为2.48 t的地球同步卫星，则该卫星的轨道半径将比“亚洲一号”卫星轨道半径小,B,1. 宇宙速度,第一宇宙速度v1=7.9km/s,第二宇宙速度v2=11.2km/s,第三宇宙速度v3=16.7km/s,2.卫星的运行,3.地球同步卫星,保持在地球赤道的地面上空、运行周期与地球的自转周期相同的人造地球卫星。,
