第03节飞向太空.pptx

1、人造卫星 1牛顿的设想：如图所示，当_足够大时，物体将会围绕_旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的_,水平抛出物体的速度,地球,卫星,万有引力,m2r,选择合适的公式求解,1.如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是 A.甲的向心加速度比乙的小 B.甲的运行周期比乙的小 C.甲的角速度比乙的大 D.甲的线速度比乙的大,A,B,2(双选)下列说法正确的是() A海王星是人们依据万有引力定律计算出其轨道而发现的 B天王星是人们依据万有引力定律计算出其轨道而发现的 C天王星运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道

2、外的其他行星的万有引力作用 D以上均不正确,AC,4(双选)已知地球的质量为M，月球的质量为m，月球绕地球运行的轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，则月球绕地球运转轨道处的重力加速度大小等于 (),人造卫星的轨道特征,(1)若是椭圆轨道，地心是椭圆的一个焦点，其运动遵循开普勒定律,(3)轨道平面：卫星的轨道平面可以跟赤道平面重合，也可以跟赤道平面垂直，也可以跟赤道平面成任意角度轨道平面一定过地心，如下图,(2)若是圆轨道，卫星所需的向心力由地球对它的万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星圆轨道的圆心必然是地心，即卫星绕地心做匀速圆周运动,赤道轨道,极地轨道,倾斜轨道,同步轨道,自转

3、轴,第二节 万有引力定律的应用,地球同步卫星 (1)周期、角速度与地球自转周期、角速度相同，T24 h.,(2)轨道是确定的，地球同步卫星的运行轨道在赤道平面内,(3)在赤道上空距地面高度有确定的值由万有引力提供向心力得,地球同步卫星的五个“一定” 1.周期一定 2.角速度一定 3.高度一定 4.速率一定 V= 5.轨道平面一定,T24 h.,与地球自转角速度相同,运行轨道在赤道平面内,1.下列关于地球同步通信卫星的说法中，正确的是() A为避免通信卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上 B通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同，但线速度大小可以不同 C不同国家发射通信卫星

4、的地点不同，这些卫星轨道不一定在同一平面内 D通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上,赤道上物体,近地卫星,同步卫星,r2,r,满足万有引力充当向心力所决定的天体运行规律,近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的比较 (1)轨道半径：近地卫星与赤道上物体的轨道半径相同，同步卫星的轨道半径较大，即 r同r近r物,(2)运行周期：同步卫星与赤道上物体的运行周期相同由T2 3 可知，近地卫星的周期要小于同步卫星的周期，即 T近T同T物,近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的比较,(3)向心加速度：由G r2 ma知，同步卫星的加速度小于近地卫星的加速度

5、由ar2r( 2 )2知，同步卫星的加速度大于赤道上物体的加速度，即 a近a同a物,(4)动力学规律：近地卫星和同步卫星都只受万有引力作用，由万有引力充当向心力，满足万有引力充当向心力所决定的天体运行规律赤道上的物体由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星的运动规律,1可以发射这样的人造地球卫星，使其圆轨道() A与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆 B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的 D与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的,CD

6、,1.（2013深圳二模）（双选）北斗系列卫星定点于地球同步轨道，它们与近地卫星比较（ ） ,A. 北斗卫星的线速度较大 B. 北斗卫星的周期较大 C. 北斗卫星的角速度较大 D. 北斗卫星的向心加速度较小,解析：北斗卫星的轨道半径比近地卫星大，则北斗卫星的线速度、角速度、向心加速度都比近地卫星小，只有周期大，正确答案是B和D. 答案：BD,(2012年广东高考) (双选)如右图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的() A速度大 B向心加速度大 C运行周期长 D角速度小,9探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较

7、小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比() A轨道半径变小 B向心加速度变小 C角速度变小 D线速度变小,第三宇宙速度（逃逸速度）：v=16.7千米/秒； （卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）,宇宙速度,第一宇宙速度（环绕速度）：v=7.9千米/秒； （地球卫星的最小发射速度，地球卫星最大的绕行速度）,第二宇宙速度（脱离速度）：v=11.2千米/秒； （卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）,发射速度、运行速度与宇宙速度的区别 1发射速度：是指被发射物在离开发射装置时的初速度，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度运行轨道越高，所需发射速度越大 若发射速度大于7.9

8、km/s，而小于11.2 km/s，卫星将环绕地球做椭圆轨道运动若发射速度大于等于11.2 km/s而小于16.7 km/s，卫星将环绕太阳运动若发射速度大于等于16.7 km/s，卫星将飞出太阳系,2运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度，当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度，根据v 可知，人造卫星距地面越高(即r越大)，运行速度越小 3宇宙速度：三个宇宙速度分别是指发射的卫星成为近地卫星、脱离地球引力和脱离太阳引力所需要的最小地面发射速度,4第一宇宙速度的推导 设地球质量为M，卫星质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v，根据万有

9、引力定律和牛顿第二定律得： 应用近地条件rR(R为地球半径)，取R6 400 km，M61024 kg，则：v 7.9 km/s. 第一宇宙速度的另一种推导： 在地面附近，万有引力近似等于重力，此力提供卫星做匀速圆周运动的向心力(地球半径R、地面重力加速度g已知),（ km/s）.,第一宇宙速度,我国于2010年10月1日成功发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥2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7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为() A0.4 km/sB1.8 km/s C11 km/s

10、D36 km/s,1(双选)据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77赤道上空的同步轨道关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是() A运行速度大于7.9 km/s B离地面高度一定，相对地面静止 C绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等,解析：由题中描述知“天链一号01星”是地球同步卫星，所以它的运行速度小于7.9 km/s，离地高度一定，相对地面静止由于其运行半径比月球绕地球运行半径小，由 得其运行的角速度比月球绕地球运行的

11、角速度大由于受力情况不同，由公式ar2知向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小不相等 答案：BC,变式训练,2(双选)关于地球的第一宇宙速度，下列说法中正确的是() A它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C它是能使卫星进入近地轨道的最小速度 D它是能使卫星进入轨道的最大发射速度,BC,1卫星发射及变轨过程概述 人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示,(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道上。,(2)在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道。,(3)在B点(远地

12、点)再次点火加速进入圆形轨道。,2三个运行物理量的大小比较 (1)速度：设卫星在圆轨道和上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道上过A点和B点速率分别为vA、vB。在A点加速，则vAv1，在B点加速，则v3vB，又因v1v3，故有vAv1v3vB。,(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道还是轨道上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同。,(3)周期：设卫星在、轨道上运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律 k 可知T1T2T3。,卫星的变轨问题,1.卫星在轨期间改变运行轨道的过程称变轨。,2卫星由低空轨道变轨到高空轨道，需要加速做离心运动至高轨道；相反，要从高空轨道变轨到低空轨道，需要减速做向心运动至低轨道。,3变轨前后通过同一点其加速度相同，但速度不同。由于都只受万有引力，故加速度相同,A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度 D卫星在轨道2上经过P点时的加速度大于它在轨道3上经过P点时的加速度,B,2宇宙飞船在轨道上运行，由于地面指挥人员发现某一火箭残体的轨道