课件21张PPT。宇宙航行1、牛顿的设想英国科学家牛顿(1643-1727) 在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度足够大时，物体就不会落回地面。 那么，发射速度为多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？
发射速度环绕速度运行速度PV=7.9Km/s11.2>V>7.9V>11.2Km/S三种宇宙速度1 第一宇宙速度
2 第二宇宙速度
3 第三宇宙速度
7.9km/s11.2km/s16.7km/s1）通常情况下人造卫星总是向东发射的，为什么？
3）在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s.( )
4）要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于11.2 km/s.( )
5）发射火星探测器，在地面的发射速度应大于11.2 km/s（ ）人造地球卫星复习：1234 7.9km/s是发射地球卫星的最小发射速度，是卫星绕地球运行的最大的环绕速度。 求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
如图所示，四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？赤道轨道极地轨道一般轨道所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上同步卫星 同步卫星：相对于地面静止，公转周期和地球自转周期相同的卫星。1．特点： ⑴定周期：T=24h=86400s⑵定点：相对于地面静止。⑶定轨道：同步卫星轨道必须在赤道上空⑷定高度：由⑸定速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此线速度、角速度大小均不变⑹定加速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此向心加速度大小也不变比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的T、ω、v、a向中国的卫星发射基地梦
想
成
真拓展: 人造卫星的应用资源卫星技术实验卫星科学探测卫星通信卫星快速侦测卫星首次跨入大型运载火箭的行列梦
想
成
真 为梦想而努力！同步卫星近地卫星月球近地卫星、同步卫星、月球三者比较5宇宙航行
[学习目标]
1. 知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．(重点)
2. 掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系．(重点)
理解近地卫星、同步卫星的区别．(难点)
引入
1．牛顿的“卫星设想”
如图所示，当物体的初速度_______时，它将会围绕________旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的___________
2．原理
___________提供卫星做圆周运动的向心力。
探究一 第一宇宙速度的理解与计算
1．第一宇宙速度的定义
又叫_________速度，是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度。
2．第一宇宙速度的计算
例1设地球的质量为M，卫星的质量为m，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。求地球附近卫星做匀速圆周运动的线速度为v：(两条思路)
3．三种宇宙速度
数值
意义
第一宇宙速度
____ km/s
卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度
____ km/s
使卫星挣脱____引力束缚的最小地面发射速度
第三宇宙速度
____ km/s
使卫星挣脱____引力束缚的最小地面发射速度
4 1）通常情况下人造卫星总是向东发射的，为什么？
2）在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s.( )
3）要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于11.2 km/s.( )
4）发射火星探测器，在地面的发射速度应大于11.2 km/s（ ）
探究二 地球的卫星
1．卫星线速度就、角速度、周期、向心加速度
项目
推导式
关系式
结论
v与r的关系
v＝
r越大，v越___
ω与r的关系
ω＝
r越大，ω越____
T与r的关系
T＝
r越大，T越___
a与r的关系
a＝
r越大，a越____
可以概括为“高轨低速长周期”
2. 地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9×103m/s，则周期为多大？
3. 1）第一宇宙速度是最_____的发射速度；最_____的环绕速度,大小为_________
2） 我们能发射一颗周期为50min的卫星（ ）
3） 我们能发射一颗向心加速度问10m/s2的卫星( )
4） 绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.( )
4. 地球卫星的轨道
人造卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．
(1)椭圆轨道：地心位于椭圆的一个________________上．
(2)圆轨道：地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道平面一定过________。即地球处于圆轨道的________
探究三 地球同步卫星
1. 定义：相对于地面静止的卫星。
2. 已知地球的半径为R，质量为M，自转周期为T，引力常量为G，求同步卫星距地球表面高度为多少．
六个一定，一个不一定
①运行方向__________与地球自转方向______．
②运转周期与地球自转周期相同，T＝_________.
③运行角速度_______地球自转的角速度．
④轨道平面均在_____平面上，即所有的同步卫星都在_____的正上方。
⑤同步卫星的高度___________．h＝_________ km。
⑥同步卫星的环绕速度大小一定：其运行速度约为v＝3.1×103 m/s.
⑦同步卫星的_________可以不相同。
1) 关于地球同步卫星的说法正确的是( )
A．所有地球同步卫星一定在赤道上空
B．不同的地球同步卫星，离地高度不同
C．不同的地球同步卫星的向心加速度大小不相等
D．所有地球同步卫星受到的向心力大小一定相等
2)关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是( )
A．已知它的质量是1.24 t，若将它的质量增为2.48 t，其同步轨道半径将变为原来的2倍
B．它的运行速度小于7.9 km/s
C．它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用它进行电视转播
D．它距地面的高度约为地球半径的5.6倍，故它的向心加速度约为地面上物体的重力加速度的
查资料或计算：近地卫星与同步卫星
近地卫星
同步卫星
月球
轨道平面
轨道半径
线速度
周期
向心加速度
角速度
本节思维导图：
巩固练习
1. 地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球的半径的1.5倍，则这行星的第一宇宙速度为_____km/s．星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为______．
2. 在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，已知地面上的重力加速度为g，则卫星的（ ）
A 速度为 B 周期为 C 加速度为 D 角速度
3．如图，a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星．其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上．某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方．下列说法中正确的是( )
A．b、d存在相撞危险
B．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度
C．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度
D．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度
4. 如图所示为在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C，下列说法正确的是( )
A．根据v＝，可知三颗卫星的线速度vA＜vB＜vC
B．根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力FA＞FB＞FC
C．三颗卫星的向心加速度aA＞aB＞aC
D．三颗卫星运行的角速度ωA＜ωB＜ωC
5．(2014·江苏高考)已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为( )
A．3.5 km/s B．5.0 km/s C．17.7 km/s D．35.2 km/s
6．有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r1∶r2＝4∶1，求这两颗卫星的：
(1)线速度之比； (2)角速度之比；
(3)周期之比； (4)向心加速度之比．
7．月球半径约为地球半径的，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的，把月球和地球都视为质量均匀分布的球体．求：
(1)环绕地球和月球表面运行卫星的线速度之比；
(2)地球和月球的平均密度之比.
