《高一物理人造卫星》ppt课件

1、人造卫星、宇宙速度人造卫星、宇宙速度 1学习目标：学习目标：、了解人造地球卫星的发射、了解人造地球卫星的发射。、掌握人造地球卫星的加速度、线速度、掌握人造地球卫星的加速度、线速度、周期、角速度与运行半径的关系周期、角速度与运行半径的关系、了解第一宇宙速度、了解第一宇宙速度、掌握同步卫星围绕地球的运动的规律、掌握同步卫星围绕地球的运动的规律2引入新课引入新课:人类自古就有征服太空的梦想人类自古就有征服太空的梦想3神舟飞船4V0以平抛运动为模型的推理过程以平抛运动为模型的推理过程牛顿人造卫星原理图牛顿人造卫星原理图引入新课引入新课:究竟怎样才能发射一颗卫星呢？究竟怎样才能发射一颗卫星呢？世人瞩目的

2、载人神舟飞船发射成功，振奋中华世人瞩目的载人神舟飞船发射成功，振奋中华民族的心，中国向航天大国又迈进的一大步民族的心，中国向航天大国又迈进的一大步5V0以平抛运动为模型的推理过程以平抛运动为模型的推理过程一、人造卫星：一、人造卫星： 在地球上抛出的物体，当它的速度足够在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。简称人造卫星。牛顿人造卫星原理图牛顿人造卫星原理图问问:人造地球卫星遵循的运动规律如何人造地球卫星遵循的运动规律如何?6二二.人造卫星的绕行

3、速度、角速度、周期和轨道半径的关系人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系基本思路：基本思路：把卫星围绕地球的运动看成是一种匀速圆周运动，则所受的引卫星围绕地球的运动看成是一种匀速圆周运动，则所受的引力充当其作圆周运动的向心力。力充当其作圆周运动的向心力。7二二.人造卫星的绕行速度人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系角速度、周期和轨道半径的关系1、线速度随轨道半径的关系：、线速度随轨道半径的关系：rmV2r2GMm=rGMV =可见：卫星绕行轨道半径越大，绕行速度越小。可见：卫星绕行轨道半径越大，绕行速度越小。2、角速度随轨道半径的关系：、角速度随轨道半径的关系：m2rr2

4、GMm=r3GM =可见：卫星绕行的角速度随轨道半径增大而减小。可见：卫星绕行的角速度随轨道半径增大而减小。3、周期随轨道半径的关系：、周期随轨道半径的关系：T2mr2GMm=42rGMT =42r3可见：卫星绕行的周期随轨道半径增大而增大。可见：卫星绕行的周期随轨道半径增大而增大。8三、宇宙速度三、宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度rmV2r2GMm=rGMV =(1)推导：推导：设地球和卫星的质量分别为设地球和卫星的质量分别为M和和m，卫星到地心的距离为，卫星到地心的距离为r，卫星，卫星 运动的速度为运动的速度为V.由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以，由于卫星运动所需的向

5、心力是由万有引力提供的，所以，从上式可以看出从上式可以看出:rV1卫星离地心越远，它运行的速度越慢。卫星离地心越远，它运行的速度越慢。对于靠近地面的卫星对于靠近地面的卫星(近地卫星近地卫星)，可以认为此时的，可以认为此时的r近似等近似等于地球半径于地球半径R，把，把r用地球半径用地球半径R代入，可以求出：代入，可以求出：RGMV =6.6710115.8910246.37106=7.9103m/s=7.9km/s9 (2) 定义：这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆定义：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速度，叫做周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度。第一宇

6、宙速度。V2=11.2km/sV3=16.7km/s11.2km/sv7.9km/s (3)如果人造地球卫星进入地面如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大于附近的轨道速度大于7.9km/s，而小于而小于11.2km/s，它绕地球运动，它绕地球运动的轨迹是椭圆。的轨迹是椭圆。（第一宇宙速度是人造地球卫（第一宇宙速度是人造地球卫星的最大绕行速度，也是最小星的最大绕行速度，也是最小发射速度。）发射速度。）(4)地球卫星的发射速度和绕行速度的区别：地球卫星的发射速度和绕行速度的区别： 人造地球卫星距地心越远（轨道越高），它的运行速度就人造地球卫星距地心越远（轨道越高），它的运行速度就越小。但是向高轨

7、道发射人造地球卫星却比向低轨道发射人造越小。但是向高轨道发射人造地球卫星却比向低轨道发射人造地球卫星要困难。因为向高轨道发射人造地球卫星，火箭要克地球卫星要困难。因为向高轨道发射人造地球卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功，因此就需要更大的发射速度。服地球对它的引力做更多的功，因此就需要更大的发射速度。地球V1=7.9km/s10四、同步卫星四、同步卫星(又叫同步通信卫星或通信卫星又叫同步通信卫星或通信卫星)11同步卫星同步卫星12四、同步卫星四、同步卫星(又叫同步通信卫星或通信卫星又叫同步通信卫星或通信卫星)T2m(R+h)2GMm=42(R+h)3、同步卫星只有一个轨道，且这个轨道一定

8、在赤道的上、同步卫星只有一个轨道，且这个轨道一定在赤道的上空。轨道高度按下式来计算：空。轨道高度按下式来计算：42GMT2h =3R=3.56107m2、同步卫星只能定点在赤道的上空。并且，同步卫星环、同步卫星只能定点在赤道的上空。并且，同步卫星环绕地球的旋转方向跟地球的自转方向相同，自西向东。绕地球的旋转方向跟地球的自转方向相同，自西向东。1、同步卫星围绕地球的运动和地球的自转运动是同步的。同步卫星围绕地球的运动和地球的自转运动是同步的。同步卫星环绕地球的旋转的角速度和周期跟地球的自同步卫星环绕地球的旋转的角速度和周期跟地球的自转运动的角速度和周期是是相同的。转运动的角速度和周期是是相同的。

9、T=24小时小时=86400秒秒42R2gT2h =3R4、同步卫星的运行速度：、同步卫星的运行速度：V=(R+h) =2T(R+h)=3.1km/smgR2GMm5、同步卫星的发射过程。、同步卫星的发射过程。131、利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达式、利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达式 推导：地球表面的物体所受的重力大约等于万有引推导：地球表面的物体所受的重力大约等于万有引力，而第一宇宙速度又是指近地卫星的环绕速度，并力，而第一宇宙速度又是指近地卫星的环绕速度，并且其轨道半径近似等于地球的半径且其轨道半径近似等于地球的半径R，由于卫星运动，由于卫星运动所需的向心力是由万有引力

10、提供，则：所需的向心力是由万有引力提供，则：例题分析例题分析：gRv=rmV2mg=mgR2GMmRmV2mg=gRv=(g地面处的重力加速度，地面处的重力加速度，R是地球半径是地球半径)2、下列说法是否正确？为什么？、下列说法是否正确？为什么？人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减 小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。解：由公式解：由公式可知，可知，和和v2p RT=线速度将逐渐变大，周期将逐渐将变小。该说法是错误的。线速度将逐渐变大，周期将逐渐将变小。该说法是错误的。rGMV =14解：虽

11、然距地面高的卫星运行速度比靠近地面的卫星运行解：虽然距地面高的卫星运行速度比靠近地面的卫星运行 速度小，但是，向高轨道发射卫星却比向低轨道发射卫星速度小，但是，向高轨道发射卫星却比向低轨道发射卫星要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功，所以高轨道卫星需要的发射速度比低轨引力做更多的功，所以高轨道卫星需要的发射速度比低轨道卫星的发射速度大。该说法是错误的。道卫星的发射速度大。该说法是错误的。因为高轨道卫星的运行速度小，所以高轨道卫星需要的发因为高轨道卫星的运行速度小，所以高轨道卫星需要的发射速度也较小。射速度也较小。3、

12、金星的半径是地球半径的、金星的半径是地球半径的0.95倍，质量是地球的倍，质量是地球的0.82倍，倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？多大？解：设地球半径为解：设地球半径为R，金星的半径为，金星的半径为r=0.95R，地球质量为，地球质量为M，金星质量，金星质量m=0.82M，地球的重力加速度，地球的重力加速度g0=9.8m/s,地球的第一宇宙速度为地球的第一宇宙速度为V1=7.9m/s。0.9520.82g0=Ggr2m=0.82.0.952R2GM=8.9m/s2金星表面重力加速度金星表面重力加速度vrGm=0.95R0.82GM=v10.950.82=7.3km/s金星第一金星第一宇宙速度宇宙速度15课堂小结：课堂小结：、人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系道半径的关系、在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时、在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时才能成为一颗人造地球卫星