《人造卫星、宇宙速度》(教学)课件

1、学习目标1、了解三个宇宙速度意义2、能够推导第一宇宙速度 3、简单了解航空发展史 2GMgR黄代换：金2Mma=mmFGr222v2=mr=mrrT一条龙：(2)“(2)“天上天上”：万有引力提供向心万有引力提供向心力力（1 1）“人间人间”：万有引力近似等于重万有引力近似等于重力力2022年5月20日星期五嫦嫦娥娥奔奔月月2022年5月20日星期五哈利波特哈利波特2022年5月20日星期五19571957年年1010月月4 4日，前苏联发射了日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星世界上第一颗人造地球卫星我国在我国在19701970年年4 4月月2020日发射了日发射了第一颗人造地球卫星第一

2、颗人造地球卫星20032003年年1010月月1515日，神州五号日，神州五号载人宇宙飞船发射升空载人宇宙飞船发射升空各种各样的卫星0vABCD让物体做平抛运动初速度逐渐增大让物体做平抛运动初速度逐渐增大O通过观看动画回答下列问题：通过观看动画回答下列问题：1、平抛物体速度逐渐增大，物体的落地点怎平抛物体速度逐渐增大，物体的落地点怎样变化？样变化？2、在速度足够大的情况下，地面还是水平的在速度足够大的情况下，地面还是水平的吗？吗？越来越远越来越远不是不是 如果平抛物体的速度再增大如果平抛物体的速度再增大物体会做什么运动呢？物体会做什么运动呢？Main Ideav平抛平抛洲际洲际导弹导弹人造人造

3、卫星卫星增大增大地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？300300多多年前，年前，牛顿提牛顿提出设想出设想 人造卫星的发射原理人造卫星的发射原理由此可见，人造地球卫星运行遵从的规律是：由此可见，人造地球卫星运行遵从的规律是：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的引力卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的引力 就就是向心力。是向心力。一、人造卫星：一、人造卫星： 在地球上抛出的在地球上抛出的物体，当它的速度足够物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人地球旋转，成为一颗人造地球卫星

4、。简称人造造地球卫星。简称人造卫星。卫星。 2 2、人造卫星的运行规律、人造卫星的运行规律设地球质量为设地球质量为M M，卫星质量为，卫星质量为m m，卫星的绕行速，卫星的绕行速度度v v 、角速度、角速度 、周期、周期T T、向心加速度、向心加速度a a与轨与轨道半径道半径 r r 的关系的关系r(a、V 、 、T )卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：rGM(3)由由 得：得：3rGM (4)由由 得：得：可见：卫星运动情况可见：卫星运动情况(a、V 、 、T )是是由由 r r 惟惟 一决定一决定(2)由由 得：得：GM mr2=mv2

5、rGM mr2=m2rGM mr2=m( ) rT2GM42r3(1)由由 得：得：aGM mr2=maGMr2记忆口诀：记忆口诀：“高轨低速长周高轨低速长周期期”1234v1v2=v3v4T1T2=T32=34 人造地球卫星的运动规律人造地球卫星的运动规律 两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量不相等，轨道半径之运行，它们的质量不相等，轨道半径之比比r1:r2=1:4,则它们的则它们的(1)线速度大小之比线速度大小之比 v1:v2= (2)周期之比周期之比 T1:T2 = 课堂训练课堂训练rGMv 1 :2GMrT328: 1设地球质量为设地球质量为

6、M M地地，半径为，半径为r r。人造地球卫星在。人造地球卫星在近地圆轨道上运行，质量为近地圆轨道上运行，质量为m m卫卫，轨道半径为，轨道半径为r r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速速度度v v如何推算如何推算？ rvmrmGM22卫卫地约去两边的约去两边的卫m2vrGM地rMGv 地 那么，速度为多大时，物体将不会落回地那么，速度为多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？二、宇宙速度二、宇宙速度对于靠近地面的卫星，可以认为此时的对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r r 近似等于近似等于地球半径

7、地球半径R R地地，把把r r用地球半径用地球半径R R地地代入，可以求出：代入，可以求出：skmsmRGMv/9 . 7 /1037. 61089. 51067. 6624111=地地这这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆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周运动所必须具有的线速度线速度，叫做，叫做第一宇宙速度第一宇宙速度( (环绕地球表面的速度，又称环绕速度环绕地球表面的速度，又称环绕速度) )。近地面的卫星的速度近地面的卫星的速度)1089. 5 1037. 6,/1067. 6(24 6 2211kgMmRkgmNG=地地思考思考: :向高轨道发射卫星与发射

8、近地卫星相比哪个难向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪个需要的发射速度大？为什么？度大？哪个需要的发射速度大？为什么？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？22M mvGmrrG Mvr注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念 V1=7.9km/s （第一宇宙速度）（第一宇宙速度）最小发射速度最小发射速度最大运行速度最大运行速度人造卫星的人造卫星的r r大大, , 需要的需要的v v发射发射大；而大；而v v运行运行却小却小因为向高轨道发射卫星，火因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球引力对它的引力箭要克服地球引力对它的引力做的功多。所以向高轨道发射做的功多。所以向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星难。卫星比向低轨道发射卫星难。发射速度发射速度v v7.9km/s,7.9km/s, 物体会落回地面物体会落回地面发射速度发射速度v=7.9km/s ,v=7.9km/s ,