教科版（2019） 必修 第二册 第三章 万有引力定律人造卫星 宇宙速度 (共21张PPT)

(共21张PPT)
例题：利用下列哪组数据可以算出地球的质量( )
利用下列哪些数据可以算出地球的密度（ ）
A、已知地球的半径 R 和地球表面的重力加速度 g
B、已知地球半径R和月球公转周期
C、已知卫星围绕地球运动的轨道半径 r 和角速度ω
D、已知卫星围绕地球运动的线速度 v和周期T
E、已知日地距离及地球绕太阳的公转周期
F、已知地球自转周期和地球半径
G、已知绕地球表面运动的卫星周期T
H、已知绕地球表面运动的卫星周期T和地表g
I、一种地球自转周期T和同步卫星的半径r
总结：
基本解题思路：
1.天体运动理想化为匀速圆周运动，唯一外力——万有引力——提供圆周运动向心力，即：
求中心天体的质量
求环绕天体的运动情况
本质是牛顿定律的运用
2.测“g”法：
3.4 人造卫星 宇宙速度
牛顿的手稿
<自然哲学的数学原理>
牛顿的设想---发射人造卫星原理
牛顿对发射人造卫星的构想：
从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。
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
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造人造卫星的设想。1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。
齐奥尔科夫斯基
—“宇宙航行之父”
1976年 “东方红一号”
中国第一颗人造地球卫星
要使卫星能够环绕地球飞行，最小发射速度多大？
v
平抛
洲际
导弹
人造
卫星
增大
宇宙速度
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
r
M
m
RE
方法：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力
=
∴
≈ 7.9km/s
算一算：要使卫星能够环绕地球飞行，最小发射速度是多大呢？（提示：以这个发射时，卫星刚好能以这个速度贴着地面飞行，已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.9×1024kg, 地球半径RE=6400km）
由 F万=F向
得
=
∴
≈ 7.9km/s
思考:如果知道地球半径RE=6400km，重力加速度为g=9.8m/s2,能求第一宇宙速度吗？
=
推导第一宇宙速度的两种方法！
=
想一想：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？
11.2km/s>v>7.9km/s
11.2km/s
16.7km/s
宇宙速度与轨迹
第一宇宙速度
第三宇宙速度
第二宇宙速度
7.9km/s
1.V发=7.9Km/s
轨迹：绕地匀速圆周
2. 7.9轨迹：绕地椭圆运动
3. 11.2≤V发<16.7Km/s
轨迹:绕太阳运动
4. V发≥16.7Km/s
轨迹：脱离太阳引力
已知地球质量为M,万有引力常量为G, 卫星绕地球做圆周运动,轨道半径为r. 求卫星的加速度a、线速度v、角速度 、周期T.
万有引力 = 向心力
基本方程
A
B
C
v1=7.9km/s
越高，越慢
三、人造卫星的运行规律
思考：向高轨道发射卫星难呢？还是向低轨道发射卫星难呢？
第一宇宙速度是：
卫星能环绕地球运行的最小发射速度，
卫星能环绕地球运行的最大绕行速度！
即近地卫星的绕行速度！
注意区别和理解卫星发射和稳定运行两种情况
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。
20m/s
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.)
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
D.周期TA:TB:TC=1:8:8
【ABD】
某国家电视报道：该国发射了一颗周期1h的人造地球卫星。请你判断该新闻的正确性Tmin=84minR地=6400km，g取10m/s2这是一则虚假新闻例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)