3.4 人造卫星 宇宙 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册(共18张PPT)

(共18张PPT)
3.4 人造卫星 宇宙
学习目标
1、了解人造地球卫星，掌握卫星的运动规律；
2、知道三个宇宙速度，能计算第一宇宙速度；
3、知道同步卫星特点，会计算同步轨道高度。
牛顿的设想
思考：
地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？
齐奥尔科夫斯基
“宇宙航行之父”
钱学森
“中国导弹之父”
卫星发射原理
讨论交流
思考：
若卫星绕地球做圆周运动，你知道向心力来源吗？卫星的轨道有什么特点呢？
讨论交流
思考：
比较低轨道卫星和高轨道卫星的向心加速度、线速度、角速度和周期的大小。
讨论交流
思考：
根据牛顿的设想，物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢？
计算方法一
计算方法二
近地卫星
讨论：轨道越高的卫星，发射越容易还是越困难呢？
第一宇宙速度
思考：
什么是第一宇宙速度？其数值是多少？你知道发射速度与环绕速度的区别吗？
最小发射速度
最大环绕速度
发射速度大
环绕速度小
发射速度小
环绕速度大
环绕速度
卫星环绕地球运行所需的最小发射速度
卫星在贴着地球表面做圆周运动的速度
第二宇宙速度
思考：
什么是第二宇宙速度？其数值是多少？
卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度
脱离速度
第三宇宙速度
思考：
什么是第三宇宙速度？其数值是多少？
卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度
逃逸速度
讨论交流
思考：
在地球上，以不同大小的初速度发射的卫星会如何运动呢？
例题赏析
思考：
请你根据万有引力定律及第一宇宙速度等知识解决下列问题。
例题：在某星球表面上以v0竖直上抛一物体，经时间 t 回到抛出点，问在此星球上至少以多大的速度水平抛出该物，才能使该物不再回到星球上？（设
星球的半径为R）
例题赏析
思考：
请你根据万有引力定律及第一宇宙速度等知识解决下列问题。
例题：1990年5月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为“吴健雄星”。将该行星看作球形，直径约为32km。若该行星密度和地球密度相同，则对该小行星而言，第一宇宙速度为多少？（地球半径取6400km，地球表面重力加速
度取10m/s2）
地球同步卫星
思考：
什么是地球同步卫星？地球同步卫星的运动有什么特点呢？
地球同步卫星
1、同步卫星与地面相对静止，周期为 24 h；
2、同步卫星运行方向与地球自转方向相同；
3、同步卫星在赤道正上方，离地高度唯一。
同步卫星轨道
同步卫星的轨道高度
思考：
你能根据地球同步卫星的运动特点计算出同步卫星的轨道高度吗？
R
h
h=35800km
思考：
用什么措施将卫星由轨道1调到轨道3？用什么措施将卫星由轨道3调到轨道1？
卫星的变轨
思考：
把卫星发射到同步轨道上去有哪些方法呢？ 这些方法各有什么优劣呢？
P
Q
1
2
3
圆轨道(低)
椭圆轨道
圆轨道(高)
近地点
加速
远地点
加速
圆轨道(高)
椭圆轨道
圆轨道(低)
远地点
减速
近地点
减速
讨论交流
思考：
近地卫星、同步卫星和赤道上的静止物体，它们的运动、受力有什么区别呢？
同步卫星
近地卫星
赤道上的物体
万有引力提供圆周运动的向心力
圆周运动的周期和角速度相等
例题赏析
思考：
根据近地卫星、同步卫星和赤道上静止物体的运动、受力特点解决下列问题。
例题：同步卫星轨道半径为 r，运行速率为 v1，加速度为 a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 a2，第一宇宙速度为 v2，地球半径为 R，试
求解 a1 与 a2 、v1与 v2的比值分别为多少。
讨论交流
思考：
人造卫星绕地球做圆周运动时，放置于卫星内部的物体受到支持力的作用吗？
F引
M
r
对整个卫星，有：
对卫星中的物体，有：
m
FN
完全失重