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5.宇宙航行
「有一天,我看见过四十三次日落。」过一会儿,你又说:「你知道,当人们感到非常苦闷时,总是喜欢日落的。」
1探究宇宙速度2人造卫星的稳定运行3同步卫星学习目标
问题1:月球绕着地球转要受到地球对它的吸引力,但是为什么月亮不会落到地面上来?由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受到的地球引力,用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来.一、探究宇宙速度
一、探究宇宙速度问题2.卫星在地球表面附近是多大速度才能稳定运行?请建立模型并推导。方案一:若已知:地球的质量M=5.98×1024kg,半径R=6400km,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2探究:物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期方法一:万有引力提供物体作圆周运动的向心力vF引
方案二:若已知:地球表面重力加速度g=9.8m/s2,地球的半径R=6400km.探究:物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期方法二:地表附近,重力近似等于万有引力g=9.8m/s2,R=6400km,代入数据得:第一宇宙速度!
牛顿关于卫星的设想问题3.地面附近发射飞行器,如果它的速度大于7.9km/s会怎样呢?
发射速度:卫星在地面附近离开发射装置的初速度。一旦发射后再无能量补充,被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度、进入运动轨道。v环绕v发射运行速度:卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
一、探究宇宙速度数值意义第一宇宙速度7.9km/s物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度(最大环绕速度,最小发射速度)第二宇宙速度11.2km/s使物体克服地球引力,永远离开地球的最小地面发射速度第三宇宙速度16.7km/s使物体挣脱太阳引力束缚,飞到太阳系外的最小地面发射速度
如图所示,A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条?问题4.人造地球卫星的运行轨道ABCD二、高空轨道卫星的稳定运行
知识深化1.人造地球卫星(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星),可以通过两极上空(极地轨道),也可以和赤道平面成任意角度,如图3所示.(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力,所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.2.近地卫星(1)近地卫星做匀速圆周运动的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R,线速度大小:v1=7.9km/s;由可得其周期为T≈85min.(2)7.9km/s和85min分别是人造卫星做匀速圆周运动的最大线速度和最小周期.
遥感卫星高分卫星风云卫星北斗卫星中星卫星。。。北京大兴机场
3.同步卫星(1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止,所以其周期等于地球自转周期.(2)特点①定周期:所有同步卫星周期均为T=24h≈1440min.23h56min=1436min②定轨道:同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方,运转方向必须跟地球自转方向一致,即由西向东.三、同步卫星
问题6.在观看卫星电视节目时,为什么卫星天线要朝着某一方向固定不动?2017年9月25日是我国新一代同步卫星“风云四号”在轨交付的日子,与上一代相比,“风云四号”的整星观察数据量提高了160倍,左图是“风云四号”拍摄的中国所在的东半球上空视角照片,微信为了纪念,将登录页面图片更换为该照片,为期四天。
针对训练1如图所示,中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度在5000~15000km,则下列说法正确的是A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9km/sC.中地球轨道卫星绕地球一圈的时间大于24小时D.静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期√
针对训练3如图所示,A为地面上的待发射卫星,B为近地圆轨道卫星,C为地球同步卫星.三颗卫星质量相同,三颗卫星的线速度大小分别为vA、vB、vC,角速度大小分别为ωA、ωB、ωC,周期分别为TA、TB、TC,向心加速度大小分别为aA、aB、aC,则A.ωA=ωCωBB.TA=TCTBC.vA=vCvBD.aA=aCaB√三高轨低速长周期???
解析同步卫星与地球自转同步,故TA=TC,ωA=ωC,由v=ωr及a=ω2r得vCvA,aCaA故可知vBvCvA,ωBωC=ωA,TBTC=TA,aBaCaA.选项A正确,B、C、D错误.
总结提升同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较2.同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动.因此要通过v=ωr,an=ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.
针对训练4.
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