3.4.1 人造卫星 宇宙速度 课件高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

第三章万有引力定律3.4人造卫星

宇宙速度高中物理·必修二·教科版一、人造卫星俄国齐奥尔科夫斯基在论文中提出制造人造卫星的设想，1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。1976年

中国发射第一颗自己的人造地球卫星“东方红一号”卫星被发射升空环绕地球的人造卫星形形色色的卫星轨道观察不同的人造卫星的轨道你有什么发现?结论：人造卫星的轨道平面必过地心v0牛顿构想:

速度越大，抛的越远，只要初速度大到一定程度，就可以绕地球飞行——成为一颗卫星

那么到底至少需要多大的初速度才可以发射一颗卫星呢？rMmRE方法：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力=∴≈7.9km/s要使卫星能够环绕地球飞行，最小发射速度是多大呢？已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.9×1024kg,地球半径RE=6400km）由F万=F向得第一宇宙速度

请推导第一宇宙速度1、第一宇宙速度:

使卫星能够环绕地球运行所需的最小发射速度叫做第一宇宙速度。v1=7.9km/s想一想：如果卫星发射速度大于7.9km/s小于11.2km/s，卫星将怎样运行？第二宇宙速度

使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地表发射所需的最小速度叫做第二宇宙速度。

大小；v2=11.2km/s7.9km/s<v<11.2km/s第三宇宙速度

使人造卫星脱离太阳的引力束缚，不再绕太阳运行，从地表发射所需的最小速度叫做第三宇宙速度。

大小；v3=16.7km/s第二宇宙速度:物体克服地球引力,永远脱离地球的速度.

（地面附近发射）第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太阳系的速度.(地面附近发射)11.2km/s>V>7.9km/sV=16.7km/sV=11.2km/sV=7.9km/s绕绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆。。

第一宇宙速度:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度.宇宙速度小结课堂练习例1

(2019·天津一中期末)我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的

，月球的半径约为地球半径的

地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为A.0.4km/s

B.1.8km/sC.11km/s D.36km/s√例2

(2019·湘潭一中期末)某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t后，物体以速率v落回手中.已知该星球的半径为R，求该星球的第一宇宙速度.(物体只受星球的引力)地球近地卫星：

①卫星在地球表面附近围绕地球做匀速圆周运动。②卫星运动规律

近地卫星做匀速圆周运动的速度最大，等于第一宇宙速度。三、地球同步卫星（1）定义：相对地球表面静止的卫星。（2）特点：①

定轨道平面：轨道平面只能在赤道正上方；②

定周期：周期等于地球自转的周期，T=24h。③

定高度：由

得：h≈36000km④

定线速度、加速度

：线速度v=3.08km/s加速度a

=0.23m/s2绕行方向与地球自转方向相同。三、地球同步卫星针对训练1

如图3所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度在5000～15000km，静止轨道同步卫星的高度约为36000km，则下列说法正确的是A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9km/sC.中地球轨道卫星绕地球一圈的时间大于24小时D.静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期√图3同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较例4

如图4所示，A为地面上的待发射卫星，B为近地圆轨道卫星，C为地球同步卫星.三颗卫星质量相同，线速度大小分别为vA、vB、vC，角速度大小分别为ωA、ωB、ωC，周期分别为TA、TB、TC，向心加速度大小分别为aA、aB、aC，则A.ωA＝ωC<ωBB.TA＝TC<TBC.vA＝vC<vBD.aA＝aC>aB√同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较1.同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力，即

.由上式比较各运动量的大小关系，即r越大，v、ω、a越小，T越大.2.同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动.因此要通过v＝ωr，a＝ω2r比较两者的线速度和向心加速度的大小.练习：如图4所示，地球赤道上的山丘e、近地卫星p和同步卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设e、p、q的线速度大小分别为v1、v2、v3，向心加速度大小分别为a1、a2、a3，则(

)A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3C．a1＞a2＞a3 D．a1＜a3＜a2针对训练3如图所示，a为放在赤道上随地球一起自转的物体，b为同步卫星，c为一般卫星，d为极地卫星.设b、c、d三卫星距地心的距离均为r，做匀速圆周运动.则下列说法正确的是A.a、b、c、d线速度大小相等B.a、b、c、d向心加速度大小相等C.d可能在每天的同一时刻，出现在a物体上空D.若b卫星升到更高圆轨道上运动，则b仍可能与a物体相对静止√图62.(对同步卫星的认识)(多选)下列关于同步通信卫星的说法正确的是（

）A.各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是