卫星运动规律ppt课件

人造卫星宇宙速度 一 人造卫星的发展历程 卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基首先提出制造人造卫星的设想 喷气推进的多级火箭 第一颗人造地球卫星何时何地发射成功 1957年10月4日苏联 第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日苏联加加林东方一号载人飞船 人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分 美国阿波罗11号升空 19日进入月球轨道 20日下午4时17分着陆 10时56分阿姆斯特朗踏上月面 对个人来说 这不过是小小的一步 但对人类而言 却是巨大飞跃 我国的航天成就 2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功 1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空 2003年10月15日神舟五号杨利伟 2005年10月12日神舟六号费俊龙聂海胜 2008年9月25日神舟七号翟志刚刘伯明景海鹏 2012年6月神舟九号 2013年6月神舟十号 赤道轨道 极地轨道 1 人造卫星的轨道平面 所有人造卫星的轨道均以地心为圆心 如图所示 a b c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条 b a c 二 宇宙速度 二 宇宙速度 方法一 万有引力提供物体作圆周运动的向心力 问题 以多大的速度抛出这个物体 它才会绕地球表面运动 不会落下来 已知 6 67 10 11Nm2 kg2 地球质量M 5 89 1024kg 地球半径R 6400km 发射速度 从地球表面发射出去时的瞬时速度 该速度的求法还有其它方法吗 方法二 重力提供物体作圆周运动的向心力 问题 以多大的速度抛出这个物体 它才会绕地球表面运动 不会落下来 重力加速度g 9 8m s2地球半径R 6400km 发射速度 从地球表面发射出去时的瞬时速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 7 9km s 说明 第一宇宙速度是发射卫星的最小速度 发射速度低于它 卫星将落回地面而不能绕地球运转 等于这个速度 卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动 思考 如果卫星发射速度大于7 9km s 卫星将怎样运行 发射速度 从地球表面发射出去时的瞬时速度 11 2km s v 7 9km s 11 2km s 16 7km s 宇宙速度 第一宇宙速度 第三宇宙速度 第二宇宙速度 7 9km s 归纳总结 第二宇宙速度 第一宇宙速度 第三宇宙速度 物体落回地面 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动 物体绕地球运转 运动轨迹是椭圆 物体绕太阳运动 物体飞出太阳系 二 宇宙速度 发射速度 从地球表面发射出去时的瞬时速度 三 人造卫星的力与运动的关系 解决天体 卫星 运动问题的基本思路 1 把天体 或人造卫星 的运动看成是匀速圆周运动 其所需向心力由万有引力提供 主线索 2 在地面附近万有引力近似等于物体的重力 由上式得 副线索 在未知地球质量M的情况下 并且已知地球表面的重力加速度g和地球半径R 可以用gR2替换GM 由于这种代换的重要性 通常被称为黄金代换 四个字概括做圆周运动的卫星半径与描述卫星运动的物理之间的关系 越高越慢 卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律 当卫星所受万有引力刚好提供向心力时 它的运行速率就不再发生变化 轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动 我们称为稳定运行 三 人造卫星的力与运动关系 地球 思考1 对于绕地球圆周运动的人造卫星 1 离地面越高 线速度越 2 离地面越高 周期越 3 离地面越高 角速度越 4 离地面越高 向心加速度越 小 小 小 大 四个字概括 越高越慢 三 人造卫星的力与运动关系 地球 思考2 对于绕地球做圆周运动的人造卫星 它的线速度与第一宇宙速度的比较 第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度 所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度小 1 由于轨道调整的需要 嫦娥二号 绕月做圆周运动的半径减小 则它的A 线速度变小B 加速度变大C 周期变大D 向心力变大 BD 2 飞船B与空间站A交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示 虚线为各自的轨道 则A A的周期大于B的周期B A的加速度大于B的加速度C A的运行速度大于B的运行速度D A B的运行速度小于第一宇宙速度 第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度 所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度小 AD 3 将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动 则离太阳越远的行星A 角速度越大B 周期越大C 线速度越大D 向心加速度越大 B 4 人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度 称为第一宇宙速度 第一宇宙速度大小是A 11 2km sB 7 9km sC 16 7km sD 7 9m s5 若使空间探测器挣脱太阳引力的束缚 其发射速度至少要达到A 环绕速度B 第一宇宙速度C 第二宇宙速度D 第三宇宙速度6 地球半径为R 地球表面重力加速度为g 则第一宇宙速度为A BCD B C D B D A 下一页 上一页 下一页 7 已知地球质量为M 半径为R 人造地球卫星绕地球做圆周运动 质量为m 引力常量为G 周期为T 下列表述正确的是 A 卫星距地面的高度为B 卫星的运行速度小于第一宇宙速度C 卫星运行时受到的向心力大小为D 卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 BD 注意 地球半径R与轨道半径r的区别r R h 8 下列说法中正确的是 A 太空人受合力为零B 若卫星轨道越高 其绕地运行的角速度越大C 地球球心与人造地球卫星的轨道必定在同一平面内D 第一宇宙速度是所有做圆周运动的地球卫星运行的最大速度9 当人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时 下列说法正确的是 A 在同一轨道上 卫星质量越大 运行速度越小B 同质量的卫星 轨道半径越大 向心力越小C 无论卫星质量多大 轨道半径越大 运行周期越小D 无论卫星质量多大 轨道半径越大 运行速度越小 CD 注意椭圆运动近地点可能大于第一宇宙速度 BD 10 我国已于2011年9月29日发射 天宫一号 目标飞行器 11月1日发射 神舟八号 飞船并在11月3日与 天宫一号 实现对接 某同学为此画出 天宫一号 和 神舟八号 绕