高一物理必修二第三章第4节(人造卫星、宇宙速度)课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第 三 章,3.4,人造卫星、宇宙速度,第 三 章3.4人造卫星、宇宙速度,1,课标定位,1、,了解人造卫星的相关知识；,2、,掌握人造卫星的运行规律；,3、,知道三个宇宙速度，并能计算第一宇宙,速度；,4、,通过了解人造卫星的运行原理，认识万,有引力定律对科学发展所起的作用；,课时一,课标定位1、了解人造卫星的相关知识；课时一,2,阅读教材p,52,p,54,，思考并回答：,1、,什么是卫星,? 什么是人造卫星 ?,3、,什么是同步卫星,? 什么是近地卫星 ?,2、怎样计算卫星的绕行速度、周期、角速度 ?,4、,什么是宇宙速度,? 怎样计算第一,宇宙速度,?,阅读教材p52p54，思考并回答：1、什么是卫星 ?,3,一、什么是卫星,?,什么是人造卫星,?,1,卫星：,一些自然的或人工制造的、能在太空中绕行星运动的物体。,2,人造卫星：,人类应用火箭技术结合各种先进技术，发射到太空中的用于通信、导航、收集气象数据和其他许多领域内进行科学研究的绕地球运动的仪器。,一、什么是卫星 ? 什么是人造卫星 ? 1卫星：,4,3、人造卫星的运行规律：（v、w、T）,地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力。,说明：,人造卫星的轨道可以是圆也可以是椭圆，,只有是圆的时候上述规律才适用,。,由于万有引力始终指向地心，所以卫,星的轨道平面必过地心,。,3、人造卫星的运行规律：（v、w、T）说明：人造卫星的轨道,5,一般卫星,极地卫星,赤道卫星,一般卫星极地卫星赤道卫星,6,地面上的物体，怎样才能成为,绕地球表面,运动的人造地卫星呢？,？,发射速度不能小于7.9km/s,播放,【,问题,】,怎样计算这个最小发射速度呢？（设地球质量为M，半径为R，引力常量为G）,这样的卫星轨道半径为多少？,轨道半径为地球的半径即r=R,地,绕地球表面（表面附近）运行的卫星我们把它称为,近地卫星,地面上的物体，怎样才能成为绕地球表面运动的人造,7,7.9km/s等于近地卫星的运行速度。,7.9km/s是发射人造卫星的,最小发射速度,。（若小于7.9km/s则地球引力大于卫星所需要的向心力，卫星将落回地面）,由 知,r,越大，,v,越小，,r,越小，,v,越大。则,7.9km/s是卫星最大的运行速度,。,第一宇宙速度,7.9km/s等于近地卫星的运行速度。7.9km/s是发,8,二、什么是宇宙速度,?,1、第一宇宙速度（,环绕速度,）：,v,=7.9,千米,/,秒,；,（能够使卫星环绕地球运行所需的最小发射速度）,怎样求解第一宇宙速度？,交流讨论 怎样得到的？,二、什么是宇宙速度? 1、第一宇宙速度（环绕速度）：v=7.,9,3、第三宇宙速度（,逃逸速度,）：,v,=16.7,千米,/,秒,；（卫星挣脱太阳束缚所需的，在地球表面发射的最小速度）,2、第二宇宙速度（,脱离速度,）：,v,=11.2,千米,/,秒,；,（卫星挣脱地球束缚所需的，在地球表面发射的最小速度）,3、第三宇宙速度（逃逸速度）：v=16.7千米/秒；（卫星挣,10,高一物理必修二第三章第4节(人造卫星、宇宙速度)课件,11,三、什么是,同步,卫星？它有怎样的特点？,1、,运行方向一定。（,与地球自转方向一致）,2、周期和角速度一定。（,运行周期与地球自转周期相同,T,24 h,）,地球同步卫星的特点（5个一定）,所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星,三、什么是同步卫星？它有怎样的特点？1、运行方向一定。（与地,12,轨道高度一定。（,所有的同步卫星的轨道高度为一个定值，即,所有的同步卫星处在同一轨道上,）,代入数据得：,h,=3.610,7,(,m,),3、轨道一定,轨道平面一定。（,要与地球同步，,同步卫星的轨道平面必须与赤道平面共面，,即,所有同步卫星都在赤道的正上方）,轨道高度一定。（所有的同步卫星的轨道高度为一个定值，即所有,13,5,、向心加速度一定。,4、速度一定。,解得： 一定,=,=,=,=,由,5、向心加速度一定。4、速度一定。解得： 一定=,14,【,说明,】,1,、为了同步卫星之间不互相干扰，大约,3,左右才能放置,1,颗，这样地球的同步卫星只能有,120,颗。可见，空间位置也是一种资源。,2,、同步卫星主要用于,通讯。要实现全球通,讯，只需三颗同步卫,星即可。,【说明】,15,【,练习1,】,人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是,(,),A.,半径越大，速率越大，周期越小,B.,半径越大，速率越小，周期越大,C.,所有卫星的角速度相同，与半径无关,D.,所有卫星的速率均相同，与半径无关,B,【练习1】人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的,16,【,练习2,】,如图所示，,a,、,b,、,c,是大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，,a,、,b,质量相同且小于,c,的质量，下面说法正确的是,(,),A,b,、,c,的线速度大小相等且大于,a,的线速度,B,b,、,c,的向心加速度相等且大于,a,的向心加速度。,C.,b,、,c,的周期相等且大于,a,的周期。,D,b,、,c,的向心力相等且大于,a,的向心力。,C,a,b,c,【练习2】 如图所示，a、b、c是大气层外圆形轨道上运行的三,17,【,例题3,】,人造卫星的天线偶然折断，天线,将做（ ）,A.,自由落体运动,B.,平抛运动,C.,远离地球飞向太空,D.,继续和卫星一起沿轨道运转,D,【例题3】人造卫星的天线偶然折断，天线 D,18,【,例题4,】,下列关于同步通信卫星的说法中不正确的是,(,),A,同步通信卫星和地球自转同步卫星的高度和速率都是确定的。,B,同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择高度增加，速率增大。高度降低，速率减小，仍同步。,C,我国发射第一颗人造地球卫星的周期是,114 min,， 比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步卫星低,D,同步通信卫星的运行速率比我国发射的第一颗人造卫星的运行速率小,B,【例题4】下列关于同步通信卫星的说法中不正确的是 ()C,19,【,例题5,】,金星的半径是地球的,0.95,倍，质量为地球的,0.82,倍，已知地球的第一宇宙速度为,7.9,km/s,则金星的第一宇宙速度是多大,?,【,解,】,设地球半径为,R,，金星的半径为R,=0.95,R,，地球质量为,M,，金星质量,M,=0.82,m,，,金星的第一宇宙速度为,v,1,，则由题可得：,对地球：,对金星：,得：,得：,【例题5】金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82,20,课标定位,课时二,1、理解掌握近地卫星、同步卫星和赤道上,随地球自转的物体三种匀速圆周运动的,异同。,2、同步卫星变轨问题的分析与处理。,3、掌握双星问题的处理方法。,课标定位课时二1、理解掌握近地卫星、同步卫星和赤道上2、同步,21,一、近地卫星、同步卫星和赤道上随地球,自转的物体三种匀速圆周运动的异同,动力学规律,：近地卫星和同步卫星都只受万有引力作用，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的分力充当向心力,),，它的运动规律不同于卫星的运动规律,比较方法：,同步卫星与赤道上物体比较。,同步卫星与近地卫星比较。,一、近地卫星、同步卫星和赤道上随地球动力学规律：近地卫星和同,22,1、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。,r,同,r,近,r,物,2、运行周期：,T,物,=T,同,T,近,（ 轨道半径大的周期就大，所以T,同,T,近,）,3、角速度,：W,近,W,同,W,物,（由 知：轨道半径大的角速度就小，所以,W,近,W,同,）,4、线速度,：V,近,V,同,V,物,（由V=rw知：角速度相同，轨道半径大的线速度就大，所以,V,同,V,物,。,由 知,轨道半径大的线速度就小，所以,V,近,V,同,）,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,23,=,5、向心加速度： 由 知：,知：,注意：,近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体向心力来源不一样，切不可把它们看成同类型的圆周运动来比较。,二、同步卫星变轨问题的分析与处理。,若供需，供求平衡,物体做匀速圆周运动,若供需，供不应求,物体做离心运动,若供需，供过于求,物体做向心运动,=5、向心加速度： 由 知：,24,p,Q,A,B,C,同步卫星的发射和回收过程一般需要对卫星加速或减速，使其变轨，并逐步把卫星送到更高的轨道或更低的轨道，从而达到卫星的发射和回收。如下图:先把卫星送到离地面较低的圆轨道A，在P点经过点火加速，把卫星送到椭圆轨道B，然后在Q点再次加速，把卫星送到同步卫星轨道上。,V,A,P,V,B,P,V,B,Q,V,C,Q,V,C,Q,V,A,P,V,A,Q,V,C,Q,V,A,P,V,B,P,a,A,P,=,a,B,P,a,B,Q,=,a,C,Q,a,C,Q,a,A,P,a,B,Q,=,a,C,Q,a,A,P,=,a,B,P,pQABC 同步卫星的发射和回收过程一般需要对卫星,25,变轨问题比较切点速度时不能直接由此处 （ ）来比较。,它只适用圆轨道的比较，椭圆轨道不适用。关键看是加速还是减速来比较。,同样比较切点处加速度时也不能用 来比较。关键看此处的合力，即要用 来比较。,=,=,注意：,思考：同一轨道运行的两颗卫星，其中一颗 加,速或减速，两卫星会相撞吗？为什么？,变轨问题比较切点速度时不能直接由此处,26,A,卫星在轨道,B,上由,P,向,Q,运动的过程中速率越来越小,B,卫星在轨道,C,上经过,Q,点的速率大于在轨道,A,上经过,P,点的速率,C,卫星在轨道,B,上经过,P,点时的向心加速度与在轨道,A,上经过,P,点的向心加速度是相等的,D,卫星在轨道,B,上经过,Q,点时受到地球的引力小于经过,P,点时受到地球的引力,【,练习,】,如上图所示，轨道,A,与轨道,B,相切于,P,点，轨道,B,与轨道,C,相切于,Q,点，以下说法正确的是,(,),ACD,【练习】 如上图所示，轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道,27,三、双星问题的分析与处理,两颗离得很近的恒星称为双星，这两颗星必须以一定速率绕某一中心转动，才不至于由于万行引力作用而吸引在一起。已知质量分别为m,l,、m,2,，相互之间的距离为L，,引力常量为G.,试求这两颗星转动中心的位置距m,2,的距离,这两颗星的转动线速度。,o,m,1,m,2,特点：,m,1,、m,2,周期角速度相等。,m,1,、m,2,向心力大小相等，,为它们之间的万有引力。,三、双星问题的分析与处理 两颗离得很近的恒星称为双星，,28,解析,：,设,m,1,、m,2,做圆周运动的半径分别为r,1,、r,2,角速度,均,为,。,根据题意有,：,r,1,+r,2,=,L,根据万有引力定律和牛顿运动定律,有,：,由,解得：,r,1,=,r,2,=,解析：设m1、m2做圆周运动的半径分别为r1、r2,角速度均,29,【,练习,】,（08宁夏理综23)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.双星系统在银河系中很普遍.利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,周期均为T,两颗恒星之间的距离为r,试推算这个双星系统的总质量.（万有引力常量为G）,【练习】（08宁夏理综23)天文学家将相距较近、仅在彼此的引,30,解析,：,设两颗恒星的质量分别为,m,1,、,m,2,做圆周运动的半径分别为,r,1,、,r,2,角速度,均,为,。,根据题意有,：,r,1,+,r,2,=,r,根据万有引力定律和牛顿运动定律有,：,联立,式解得,：,根据角速度与周期的关系知,道：,联立,式解得,：,m,1,+,m,2,=,解析：设两颗恒星的质量分别为m1、m2,做圆周运动的半径分别,31,