宇宙航行上课.ppt

1.卫星环绕地球运动的动力学方程是什么?(V-R、ω -R、T-R的关系) 卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。 F引 = Fn 线速度、角速度、周期与轨道半径的关系？ 人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A.半径越大，速率越大，周期越小 B.半径越大，速率越小，周期越大 C.所有卫星的角速度相同，与半径无关 D.所有卫星的速率均相同，与半径无关 学习目标 1．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度． 2．掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系． 3．了解人造卫星的相关知识及我国卫星发射的情况，激发学生的爱国热情. 达标训练 解析　人造卫星运行时，由于地球对卫星的引力是它做圆周运动的向心力，而这个力的方向必定指向圆心，即指向地心，也就是说人造卫星所在轨道圆的圆心一定要和地球的中心重合，不可能是地轴上(除地心外)的某一点，故A是不对的；由于地球同时绕着地轴在自转，所以卫星的轨道平面也不可能和经线所决定的平面共面，所以B也是不对的；相对地球表面静止的就是同步卫星，它必须在赤道线平面内，且距地面有确定的高度，这个高度约为三万六千千米，而低于或高于这个轨道的卫星也可以在赤道平面内运动，不过由于它们自转的周期和地球自转周期不同，就会相对于地面运动． 答案　CD 变轨问题： 1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行；最后再次点火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相切于Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说法正确的是（ ） A、在轨道3上的速率大 于1上的速率 B、在轨道3上的角速度 小于1上的角速度 C、在轨道2上经过Q点时 的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率 D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上 经过P点时的加速度 向高轨卫星的发射 卫星的回收 方法：低轨道 高轨道 加速 高轨道 低轨道 减速 Q P 2 · 3 1 BD * 宇宙航行 (1)由Ｇ 得:ｖ＝ (2)由ＧMm/r2＝ｍω２ｒ得: ω= (3)由F引＝m(2π/T)2 R 得：Ｔ＝２π ∴卫星离地心越远，它运行的周期越大！ ∴卫星离地心越远，它运行的速度越小！ 练习： B 问题情景 若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样? 地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？ 300多年前，牛顿提出设想 以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？（变成了近地卫星） (已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km，g=9.8m/s2) 它是卫星刚好在地球表面做匀速圆周的速度，叫做第一宇宙速度 探究问题一 : 第一宇宙速度的推导 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度 指被发射物体离开地面时的水平初速度 运行速度： 发射速度： 三大宇宙速度 1、第一宇宙速度：（环绕速度） 2、第二宇宙速度: （逃逸速度） 3、第三宇宙速度：（脱离速度） 人造地球卫星的最小发射速度 人造地球卫星的最大运行速度 ? 卫星脱离太阳系的最小发射速度 卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度 例1.关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是(　　)． A．第一宇宙速度又叫环绕速度 B．第一宇宙速度又叫脱离速度 C．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D．第一宇宙速度跟地球的半径无关 即学即用： 答案　A 答案　B 探究问题二： 如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？ 提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心 a b c 所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上 三类人造地球卫星轨道： ①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方 ②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空 ③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。 人造地球卫星的运行轨道 探究问题三： 向心加速度、线速度、角速度、周期与半径的关系： 提示 ：同学们算算，近地卫星的周期（最小周期）又是多少呢？ 思考：我们能否发射一颗周期为 70min