第四节 人造卫星-宇宙速度

§3.4人造卫星宇宙速度1各种各样的卫星……21957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思考：地面上的物体怎样才能成为人造地球卫星呢？37.9km/s＜v＜11.2km/s4一、人造卫星1、人造地球卫星：将物体以水平速度从某一高度水平出，当速度增大到某一值时，物体就会绕地球做圆周运动，物体就成为地球的卫星，成为人造地球卫星。①人造卫星的向心力由地球对卫星的万有引力提供②人造卫星的轨道：｛圆轨道：地心位于圆轨道的中心椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上5人造卫星的轨道注意：人造地球卫星的轨道可以赤道平面重合，也可以与赤道平面成任意夹角。极地轨道倾斜轨道赤道轨道6课堂练习：关于人造地球卫星的轨道，下列说法正确的是：(

)A.可能与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B.可能与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C.可能与地球表面上的赤道线是共面同心圆7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？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8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？92第二宇宙速度(脱离速度)

V=11.2km/s

3第三宇宙速度(逃逸速度)V=16.7km/s

（2）第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。

（1）第一宇宙速度的大小：V=7.9km/s

1第一宇宙速度

(环绕速度)二、宇宙速度

V1=7.9km/s地球11.2km/s>v>7.9km/sV3=16.7km/sV2=11.2km/s10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↘（宇宙速度均指发射速度）11三、人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道的半径的关系1、轨道半径越大，线速度越小。2、轨道半径越大，角速度越小。3、轨道半径越大，周期越长。4、轨道半径越大，向心加速度越小。12思考：为什么要想发射一颗80min绕地球一周的卫星是不可能的？提示：同学们算算，近地卫星的周期又是多少呢？13四、地球同步卫星相对于地面静止且与地球自转周期相同的卫星叫地球同步卫星。1.同步卫星的特点：①.运动方向一定：同步卫星的运动方向与地球自转方向一致②.周期一定：同步卫星的周期与地球自转的周期相同:T＝24h③.角速度一定：同步卫星的角速度ω与地球的自转角速度相同14④.轨道一定：地球同步卫星的实际轨道为赤道平面上离地面高度一定的圆轨道。离地面高度:⑤线速度大小一定:⑥向心加速度大小一定:总结：轨道和地球赤道为共面同心圆；所有地球同步卫星都具有相同的T、r、ω、v、a；所有国家的同步卫星均在同一圆轨道上随地球一起自转。15同步轨道转移轨道停泊轨道结论：2.同步卫星的发射(变轨发射）161718h≈0R=6.4x106mT=24hh=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分钟同步卫星近地卫星五、近地卫星、同步卫星、地球赤道上物体三者比较赤道上的物体19h=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=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20六、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21补充：“双星”模型“双星”是由两颗绕着共同的中心旋转的星球组成。它们围绕它们的连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动，这种结构称为双星。221.两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动。2.两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力大小相等。3.两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度相同，周期相同。双星运动的特点：23确定双星的旋转中心：质量m越大，旋转半径越小，离旋转中心越近.24巩固与练习(2010·重庆)月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点O做匀速圆