南京高一 物理必修2第六章第5节宇宙航行上课资料-人教版.ppt

各种各样的卫星…… 卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心重合。这样就存在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。 1、同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（ ）。 A、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 B、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 C、它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 D、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的。 2、已知地球的半径为R、自转角速度为ω、周期为T、地球的质量为M、地球表面的重力加速度为g0、万有引力常量为G，在赤道上空一颗相对地球静止的同步卫星离开地面的高度h有几种计算方法？列出全部的表达式。 3、设地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g，同步卫星的质量为m，离地心的距离为h，则同步卫星的环绕速度v为（ ）。 火箭发射人造卫星进入卫星轨道,大致分为三个阶段。 第一阶段：火箭在大气密度最大的一层内飞行，阻力很大。为了尽快摆脱稠密的大气层，通常采用垂直向上发射，在几分钟内使火箭加速到足够大的速度，这是加速阶段。一般靠第一级和第二级火箭完成 。 第二阶段：第二级火箭脱落后，火箭已经飞出了稠密的大气层，这时第三级火箭并不立即发动，它靠第一阶段获得的速度继续升高而作惯性飞行。同时在地面中心控制站的控制下，火箭轨道偏离垂直方向，逐渐转变为水平方向。 ωh A B C D * 5、宇宙航行 南京市第十三中学 代怀安 需要给物体以多大的速度，它才会不落回到地面呢? 从 高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。 以平抛运动为模型的推理过程 地球 牛顿人造卫星原理图 R 设地球的质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量m，飞行器的速度为v，它到地心的距离为r。 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供。 人造卫星运动的速度 F v r m M 1、卫星离地心越远，它的运行速度就越小。 2、向高轨道发射卫星的难度较大，火箭要克服地球对它的引力做更多的功，这就要求其发射速度较大。 要使一个物体在地面附近恰能围绕着地球做圆周运动，需要为它提供多大的速度? R 环绕速度： 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度。 发射速度： 指被发射物体离开地面时的水平初速度。 v环绕 v发射 宇宙速度 要使物体恰能在地面附近绕地球做匀速圆周运动，至少以7.9km/s的速度发射，并以这一速度围绕地球表面做匀速圆周运动。把这一速度称为第一宇宙速度。 1、第一宇宙速度是发射卫星的最小速度 （发射速度不能低于它，否则卫星将不能环绕地球做圆周运动而落回地面） 第一宇宙速度（环绕速度） 2、第一宇宙速度是最大的环绕速度 （在环绕地球做匀速圆周运动的所有可能速度中） 在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。 第二宇宙速度：11.2km/s 当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度叫第二宇宙速度。 第二宇宙速度（脱离速度） 第三宇宙速度: 16.7km/s 如果物体的速度等于或大于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 第三宇宙速度（逃逸速度） 1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星 2003年10月15日，神州五号载人宇宙飞船发射升空 人造地球卫星的运行轨道 地球同步卫星的特点 1、同步卫星与地球同步转动，又称静止卫星（相对地面静止） （1）周期、角速度与地球自转周期、角速度相同，所有同步卫星T=24h。 （2）轨道确定： 只能在赤道面的正上方，且为一定高度处。 F引 F1 F2 赤道平面 北 南 东 西 美国的间谍卫星 人造卫星的运行v、ω、T、a与r的关系 黄金代换 B A 先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地的圆轨道上，在卫星经过A点时点