3.4 人造卫星 宇宙速度-2025版高中物理必修二同课异构课件

人造卫星宇宙速度

在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为了人造地球卫星。思考与讨论1:

地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？300多年前，牛顿就已经想过这个问题。牛顿人造地球卫星的设想图v平抛洲际导弹人造卫星增大人造卫星设想设地球质量为M，人造地球卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，试推导卫星围绕地球做匀速圆周运动的加速度a、线速度v、角速度ω、周期T的表达式？人造地球卫星一、人造卫星的动力学特征

万有引力提供向心力．即:二、人造卫星的运动学特征总结：一定四定。越远越慢发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。v0环绕速度：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。v0环绕速度：是指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度。方法一：已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2

，地球质量M=5.89×1024kg，地球半径R=6400km。探究问题：请你替牛顿算一算，至少需要多大的速度v，物体才不会落回地球，而是像卫星一样绕地球做匀速圆周运动？方法二：已知地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6400km。一、宇宙速度：1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s．它是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．说明：（１）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落回地面；

（２）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；

发射一颗绕地球做圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球的4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？例:解:万有引力提供卫星做圆周运动的向心力根据牛顿第二定律有设第一宇宙速度为,卫星的轨道速度为整理得思考与讨论2:高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大?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。运行速度:是指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度。思考与讨论3:把卫星发射到更高的轨道上，需要的发射速度越大还是越小?所以第一宇宙速度是“最小发射速度”，是“最大运行速度”。思考与讨论4:卫星的r越大，需要的发射速度越大，而运行速度越小，这是否矛盾呢？人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念1、A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是它质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则B星球的第一宇宙速度约为

km/s解:2整理得GMvr=课堂练习：2、A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是它质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则B星球的第一宇宙速度约为

km/s解:2整理得GMvr=课堂练习：11.2km/s>v>7.9km/s11.2km/s16.7km/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/s２、第二宇宙速度（脱离速度）

说明：

这是卫星脱离地球的最小发射速度．v2=11.2km/s3、第三宇宙速度（逃逸速度）

说明：

这是卫星脱离太阳的最小发射速度．v3=16.7km/s

V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s11.2km/s>v>7.9km/sM发射速度运行速度二、人造卫星轨道特点：所有人造地球卫星的轨道都必须以地心为圆心或焦点。赤道轨道极地轨道一般轨道——卫星轨道以地心为圆心卫星的轨道平面模型：三种卫星同步卫星(通信卫星)——与地球自转同步，相对于地面静止的卫星。地球质量M=6×1024kg，地球平均半径为R=6.4×106m，试估算同步卫星轨道高度h.（取两位有效数字）h=r-R=3.6×107m=3.6×104km地球同步卫星的“六定”参数运行方向周期轨道高度速度加速度特点与地球自转相同赤道的正上方计算或图示与地球自转周期相同模型：三种卫星近地卫星模型：三种卫星1.近地卫星的概念

近地卫星思考与讨论：人造卫星在地球表面做圆周运动的周期最小是多少？=84.6min或：思考：人造卫星的周期能否为24小时？贴着地球表面绕地球赤道一圈的时间同步卫星(桥梁)

同步卫星VS近地卫星