人造卫星宇宙速度(教育精品)

,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 万有引力定律,第四节 人造卫星 宇宙速度,1895,年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为,天地幻想和全球引力效应,的论文中，率先提出了制作人造地球卫星的设想,.,1957,年,10,月,4,日，前苏联成功地发射了,第一颗人造地球卫星,，从而开创了人类航天的新纪元,1961,年,4,月,12,日，前苏联成功地发射了,第一艘,“,东方号,”,载人飞船,，尤里,加加林成为第一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕,1969,年,7,月,20,日，美国航天员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶,“,阿波罗,11,”,号飞船，登陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了,人类登上月球,的理想,卫星,是一些,自然的,或,人工的,在太空中,绕行星,运动,的物体。,问：,离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物体将做平抛运动，即最终要落回地面但如果射出的速度增大，会发生什么情况呢？,一、人造地球卫星,二、宇宙速度,1.,人造卫星的两个速度：,（,1,）发射速度：将人造卫星送入预定轨道运行所必须有的速度。,（,2,）环绕速度：卫星绕地球做匀速圆周运动的速度。,2.,宇宙速度,第一宇宙速度,(环绕速度),：,推导方法一：,假如地球和人造卫星的质量分别为,M,和,m,，卫星的轨道半径和线速度分别为,r,和,v,，根据万有引力提供向心力，可解出,对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径,R,，可求出：,将引力常量,G,6.6710-11N,m2/kg2,和地球质量,M,5.98 1024kg,及地球半径,R,6.37 106m,代入上式，可求得,v,1,7.9km/s,这就是,第一宇宙速度,。,推导方法二：,地面附近重力提供向心力，推导第一宇宙速度的另一种表达式：,即 所以,将,R,6.37106m,g,9.8m/s2,代入，求出第一宇宙速度仍为,7.9km/s,注意：第一宇宙速度是最小发射速度，最大的运行（环绕）速度。,第二宇宙速度（脱离速度）,v,2,11.2km/s,第三宇宙速度（逃逸速度）,v,3,16.7km/s,宇宙速度,.mp4,三、卫星的轨道,三类：赤道轨道、极地轨道和一般轨道,三轨道共同特点：,1.,都是以地心为圆心的同心圆,;,2.,没有跟某一经度重合的轨道（地球的自转）,;,3.,没有跟某一维度重合的轨道（赤道轨道除外）,四、卫星的运行,结论：,绕同一行星运行的卫星的,a,v,w,T,只与轨道半径,r,有关，且轨道半径,r,越大，,a,v,w,越小，,T,越大。,五、人造卫星的超重和失重,人造卫星在加速升空和减速返回时，均有竖直向上的加速度，处于超重状态。,人造卫星在轨道运行时，万有引力提供向心力，卫星处于完全失重状态，和重力有关的力学现象都不会发生。,六、地球同步卫星,1.,概念：,地球同步卫星是指其,公转周期,和地球,自转周期,相等的卫星,2.,地球同步卫星有几个明显的特点：,周期一定,23,小时,56,分,4,秒,方位一定,赤道上空,高度一定,3.6,10,7,m,3.,地球同步卫星的发射：,地球同步卫星,.mp4.SWF,例：,如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道,I,，然后在,Q,点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道,，则（）,A,该卫星的发射速度必定大于,11.2 km/s,B,卫星在同步轨道,II,上的运行速度大于,7.9 km/s,C,在椭圆轨道,I,上，卫星在,P,点的速度大于在,Q,点的速度,D,卫星在,Q,点通过加速实现由轨道,I,进入轨道,II,例：,（,1998,年,上海）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道,1,，然后经点火，使其沿椭圆轨道,2,运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道,3,，轨道,1,、,2,相切于,Q,点，轨道,2,、,3,相切于,P,点，如图所示，则当卫星分别在,1,、,2,、,3,轨道上正常运行时，以下说法正确的是,A,卫星在轨道,3,上的速率大于轨道,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,2,上经过,P,点速度小于在轨道,3,上经过,P,点的速度,D,卫星在轨道,2,上经过,P,点时的加速度等于它在轨道,3,上经过,P,点时的加速度,4.,地球同步卫星运行高度的,计算,讨论交流：,若,R=60R,表示月球的轨道半径，,T=27d,表示月球公转周期，如何计算,h,？,根据开普勒第三定律：,七、人造地球卫星有广泛的应用,：,资源调查,电视教育是培养人才的一种手段但是电视靠中继站转播，每隔,50km,就要建一个中继站，这要耗费大量的人力、物力如果利用卫星传播，像我们这样幅员辽阔的国家，只要一颗同步通信卫星，边远地区就可以收看首都的电视节目,1984,年,4,月我国发射的试验通信卫星为我国通信事业的现代化，开拓了极为广阔的前景,1986,年,10,月我国开始利用通信卫星进行电视教育,1.,为什么要想发射一颗,80min,绕地球一周的卫星是不可能的？说说理由,2.,土星外层上有一个环。为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度,V,与该层到土星中心的距离,R,之间的关系来判断：,若,V,与,R,成正比，则该层是土星的一部分；,若,V,2,与,R,成正比，则该层是土星的卫星群,若,V,与,R,成反比，则该层是土星的一部分,若,V,2,与,R,成反比，则该层是土星的卫星群,3.,假设地球是一半径为,R,、质量分布均匀的球体。一矿井深度为,d,。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为（）,A.1-d/R B.1+d/R C.(1-d/R)D.(1+d/R),