江苏省仪征中学高一物理宇宙航行 新课标 人教必修版.ppt

* * 宇宙航行 一、人造卫星的发射原理 二、宇宙速度 三、人造卫星的运动规律 四、人造卫星的超重和失重 五、地球同步卫星 5 宇宙航行 一、人造卫星的发射原理 牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面 设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？ 卫星离地心越远，它运行的速度越慢。 这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。 近地面的卫星的速度是多少呢？ 二、宇宙速度 1、第一宇宙速度： (环绕速度） V1=7.9km/s 地球 11.2km/sv7.9km/s 2、第二宇宙速度：　　　　　(脱离速度) V2=11.2km/s V3=16.7km/s 3、第三宇宙速度：（逃逸速度） →人造行星 →人造恒星 人造卫星 概念辨析　　　发射速度和运行速度 1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。 2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。 r↗ v↘ 近地卫星 其它卫星 ①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度 三、人造卫星的运动规律 可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系 练习： 求近地卫星的周期 我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？ 四、人造卫星的超重和失重 1、发射和回收阶段 发射 加速上升 超重 回收 减速下降 超重 2、沿圆轨道正常运行 只受重力 a = g 完全失重 与重力有关的现象全部消失 天平 弹簧秤测重力 液体压强计 五、地球同步卫星 1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h 2、所有的同步卫星只能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，卫星离地面高度为定值。 对同步卫星：其r、 v、ω、T 、g 均为 定值 h 练习： 求同步卫星离地面高度 地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h ？ 同步卫星 为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。 h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s T=27天 h≈0 r=6.4×106m v=7.9km/s T=84分钟 同步卫星 近地卫星 月球 近地卫星、同步卫星、月球三者比较 凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即: 重力=万有引力=向心力 2、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( ) A、周期之比T1∶T2=3∶1 B、线速度之比v1∶v2=3∶1 C、向心力之比F1∶F2=1∶9 D、向心加速度之比a1∶a2=1∶9 例题分析 1、人造地球卫星的轨道半径越大，则( ) A、速度越小，周期越小 B、速度越小，加速度越小 C、加速度越小,周期越大 D、角速度越小,加速度越大 BC D 1999年5月10日，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为  A、11.2km／s B、7.9km／s  C、7.4km／s D、2.1km／s C 例题分析 h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s T=27天 h≈0 r=6.4×106m v=7.9km/s T=84分钟 同步卫星 近地卫星 月球 近地卫星、同步卫星、月球三者比较 赤道轨道 极地轨道 倾斜轨道 同步轨道 自转轴 在某星球表面上以v0竖直上抛一物体，经时间t回到抛出点，问在此星球上至少以多大的速度水平抛出该物，才能是该物不再回到星球上？（设星球的半径为R） 例题分析 完全解读P125考题3 竖直上抛 近地运行 抛体运动与万有引力综合 根据观察，在土星外层有一个环，为了判断环是土星的连续物还是小卫星群。可测出环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系。下列判断正确的是： A、若V与R成正比，则环为连续物； B、若V2与R成正比，则环为小卫星群； C、若V与R成反比，则环为连续物； D、若V2与