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2019教育【全国百强校】四川省阆中中学教科版高三物理一轮复习课件:人造卫星-宇宙速度(共26张PPT)精品英语_图文


人造卫星 宇宙速度

一 、人造卫星的发射和宇宙速度
牛顿的猜想

请你为牛顿算一算, 至少需要多大的速度, v1物体才能够不落回地 球,而是像卫星一样绕 地球做匀速圆周运动? (已知地球半径为 R=6400km、地球的质 量为M=6x1024 kg、 G=6.67x10-11Nm2/kg2 、 g=9.8m/s2)

(一)人造卫星:
1.定义: 在地球上抛出的物体,当它的速度足够的大 时,物体就不会再落回到地面上,它将围绕地 球旋转,成为一颗人造地球卫星。 2.轨迹: 圆形或椭圆

3.轨迹特点: 以地心为圆心的圆或者以地心为 焦点的一个椭圆
4.向心力来源: 万有引力

(二)人造卫星的两个速度:
被发射物在地面附近离开发射装置(火 2.发射速度: 箭)时的速度. 结论: (1)轨道半径越大,运行速度越小。(做匀速 圆周运动)

1.运行速度: 卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度

(2)因卫星上升过程中要克服引力和空气阻力 (在大气层中时)做功消耗能量,所以卫星越高,发射 速度越大。

设地球质量为M地,半径为r。人造地球卫星 在近地圆轨道上运行,质量为m卫,轨道半 径为r。那么,在该轨道上做匀速圆周运动 的卫星的速度v如何推算?

GM m m v 地 卫 卫 ? 2 r r

2
约去两边的 m


GM 地 2 ?v r

v?

GM地 r

近地面的卫星的速度
( G = 6 . 67 × 10 Nm / kg , R 地 = 6 . 37 × 10 m
11 2 2 6

M 地 = 5 . 89 × 10 kg )
24

对于靠近地面的卫星,可以认为此时的 r 近似等于 地球半径R地,把r用地球半径R地代入,可以求出:
11 24 GM 地 6 . 67 × 10 × 5 . 89 × 10 v = m /s 6 1= R 6 . 37 × 10 地

= 7 . 9 km /s
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆 周运动所必须具有的线速度,叫做第一宇宙速度 (环绕地球表面的速度,又称环绕速度)。

1、第一宇宙速度:v=7.9km/s (地面附近、匀速 圆周运动) 2、第二宇宙速度:当物体 的速度大于或等于11.2km/s 时,卫星就会脱离地球的吸 引,不在绕地球运行。我们 V1=7.9km/s 地球 把这个速度叫第二宇宙速度 (或脱离速度)。达到第二宇 宙速度的物体还受到太阳的 11.2km/s>v>7.9km/s 引力。 3、第三宇宙速度:如果物体的速度等于或大于 16.7km/s,物体就摆脱了太阳引力的束缚,飞到太阳 系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。
V3=16.7km/s V2=11.2km/s

近地卫星的周期
r T ? 2? GM 地 6 3 (6.37?10 ) ? 2?3.14? s ? 11 24 6.67?10 ?5.89?10 3 ? 5.07?10 s ?84 .5min
3

我们能否发射一颗周期为 50min的卫星呢?

什么是地球同步卫星?
? 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人 造卫星,它在轨道上跟着地球自转,同步地 做匀速圆周运动,它的周期T=24h;

? 所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个 确定轨道上 ,即同步卫星轨道平面与地球赤 道平面重合,卫星离地面高度为定值。

同步卫星离地面高度
设卫星离地面高度为 h h GM 地 m 卫 2? 2 由 ? m 卫 ( ) (R 地 ? h ) 2 (R 地 ? h ) T 2 GM T 3 地 ? (R 地 ? h ) ? 2 4? 3 2 GM 地 T ? R 地 ? h? 4? 2 3 GM 地 T 2 4 解得 h ? ? R ? 3 . 6 ? 10 km 地 2 4?
地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h ?

同步卫星

为了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。

卫星发射

中兴6号

中星6号卫星(ChinaSat-6)是一颗通信广播卫星,采用东方红3号平台, 由中国空间技术研究院自行研制生产,于1997年5月12日由长征3号甲运载 火箭在西昌卫星发射中心发射成功并定点于东经125度地球同步轨道。星上 拥有24个C频段转发器。波束覆盖中国全境,主服务区覆盖中国大陆及台湾 和海南岛,第二服务区覆盖东沙、中沙、西沙等岛屿。 中星6号卫星现为邮电干线通信、专用卫星通信、临时电视节目、全国 无线寻呼、会议电视、数据广播等提供传输服务。

宇宙速度
平抛 洲际 导弹

v 增大

1.第一宇宙速度: 使卫星能环绕地球 运行所需的最小发 射速度
人造 卫星

Main Idea

要使卫星能够环绕地球飞行, 最小发射速度多大?

2.第二宇宙速度:
当物体的速度大于或等于11.2km/s时,卫星 就会脱离地球的引力,不再绕地球运行。达到第 二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。

3.第三宇宙速度:
如果物体的速度大于或等于16.7km/s,物 体就摆脱了太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的 宇宙空间去。

太阳

Main Idea

小结:

第一宇宙速度(环绕)

物体落回地面
物体在地面附近绕地 球做匀速圆周运动

第二宇宙速度(脱离)

物体绕地球运转,运 动轨迹是椭圆。 物体绕太阳运动

第三宇宙速度(逃逸)

物体飞出太阳系

同步卫星的五个一定:
1、轨道平面一定:与赤道共面

2、周期一定× × :转一圈的时间为24h
3、角速度一定:ω =2.31× 10 π rad/s
-5

4、高度一定:h=36000km
5、速率一定: v=3079.67m/s

例1.下列说法是否正确?为什么? (1)人造地球卫星由于大气阻力的作用,轨 道半径逐渐减小,它的线速度将逐渐减小,而周期 逐渐增大。 (2)因为高轨道卫星的运行速度小,所以 高轨道卫星需要的发射速度也较小。

例2:1990年3月,中国紫金山天文 台将1965年9月20日发现的第753 号小行星命名为吴健雄星,其直 径为32 km.如果该小行星的密度 和地球相同,求该小行星的第一 宇宙速度.(已知地球半径R0=6 400 km,地球的第一宇宙速度v0 取8 km/s.)
20m/s

例3.A、B、C三颗卫星绕地球作圆周运动, 卫星质量 mC=2mA=2mB,轨道半径rB=rC=4rA.则卫星的: A.加速度aA:aB:aC=16:1:1 B.线速度vA:vB:vC=2:1:1 C.角速度?A:?B:?C=1:1:1 b D.周期TA:TB:TC=1:8:8
【 ABD 】

a



c

例4.据观察,某行星外围有一个模糊不清的环。为 了判断环是连续物还是卫星群,测出了环中各层的 线速度V大小与该层至行星的中心的距离R,以下判 断正确的是: A、若V与R成正相关,则环是连续物 B、若V与R成反相关,则环是连续物 C、若V与R成正相关,则环是卫星群 D、若V与R成反相关,则环是卫星群

(A、D)



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