3.4 人造卫星和宇宙速度（25张PPT）
文档属性
| 名称 | 3.4 人造卫星和宇宙速度（25张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-06 17:13:57 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
3.4 人造卫星 宇宙速度
⑴将物体在天体表面所受到的万有引力近似看作等于物体的重力。天体表面的加速度近似看作是由万有引力产生的。
复习: 解决天体运动的思路是哪两个?
集中体现在如下两个方面：
⑵天体运动视为圆周运动，万有引力充当着向心力的作用。
应用时根据实际情况选用相应的公式进行分析。
月球是地球的天然卫星，人类应用万有引力定律结合各种先进技术已经进入太空,并登上了月球。各种人造地球卫星也在生产和生活中发挥着重大的作用。
地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？
牛顿的设想：演示
从轨迹看，物体成为一颗地球卫星的条件，就是发射的速度要足够大．
1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入了环绕地球的轨道。
一.人造卫星
卫星是一些自然的或是人工的在太空中绕行星运动的物体，1895年，俄国的齐奥尔科夫斯基率先提出了制造人造地球卫星的设想。
1.人造卫星绕行速度、角速度、周期与半径的关系：
（r越大，T越大）
（r越大，v越小）
（r越大，ω越小）
二.宇宙速度
人造地球卫星在空中运行时 , 仅受到地球对它的万有引力作用，这时，这个引力就是卫星做匀速圆周运动所需要的向心力．
问题: 人造卫星的加速度与半径是什么关系呢?
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，把r用地球半径R代入，可以求出：
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最小发射速度，也是最大的环绕速度，也叫做第一宇宙速度。
【问题】近地面的卫星的速度是多少呢？
2.宇宙速度
①第一宇宙速度（环绕速度）：v=7.9千米/秒；
（地球卫星的最小发射速度，地球卫星最大的绕行速度）
带入数据，得出v＝ 7.9km /s
活动：第一宇宙速度的另一种表达式是 ,请用已学的知识进行推导。
②第二宇宙速度（脱离速度）：v=11.2千米/秒；
（卫星挣脱地球引力束缚不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度）
③第三宇宙速度（逃逸速度）：v=16.7千米/秒；
（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度） ( 视频 )
【例题1】人造卫星的天线偶然折断，天线将做：
A.自由落体运动
B.平抛运动
C.远离地球飞向太空
D.继续和卫星一起沿轨道运转
【答案】 D
【例题2】人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是：
A.半径越大，速率越大，周期越小
B.半径越大，速率越小，周期越大
C.所有卫星的角速度相同，与半径无关
D.所有卫星的速率均相同，与半径无关
【答案】B
【例题3】金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍，金星的第一宇宙速度是多大?
【解】
设地球半径为R，金星的半径为r=0.95R，地球质量为m，金星质量m’=0.82m，地球的第一宇宙速度为7.9km/s。金星的第一宇宙速度为v1，则：
同学们再算算，近地卫星的周期又是多少呢？
我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
不能！！
⑴什么是地球同步卫星？( 视频 )
——所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期与地球自转的周期相同。T＝24h。
⑵地球同步卫星满足的条件
①所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上。
②所有的同步卫星的轨道高度为一个定值。
代入数据得：h=3.6×107(m)
思考: 除了高度之外,同步卫星还有什么参量是一个确定的值?
3.同步卫星
【说明】
1.为了同步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。
2.同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。
3.发射同步卫星原理
【例题4】 ．通信卫星又叫同步卫星，下面关于
同步卫星的说法中正确的是 [ ]
A、所有的地球同步卫星都位于地球的赤道
平面内
B、所有的地球同步卫星的质量都相等
C、所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆周运
动的角速度都相等
D、所有的地球同步卫星离地心的距离都相等
ACD
【例题5】一颗人造地球卫星距地面的高度
为h,设地球半径为R，卫星运动周期为T
地球表面处的重力加速度为g,则该同步
卫星的线速度的大小应该为 [ ]
BC
A
B 2π（h+R）/T
C
D
BD
中星6号
中星6号卫星(ChinaSat-6)是公司拥有的通信广播卫星，采用东方红3号平台，有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。
快速侦测卫星
海洋资源卫星
阿姆斯特朗：“我的一小步，人类的一大步”
飞行中打开舱盖进行实验
阿波罗登月飞船释放登月舱
国际空间站的首批乘员
3.4 人造卫星 宇宙速度
⑴将物体在天体表面所受到的万有引力近似看作等于物体的重力。天体表面的加速度近似看作是由万有引力产生的。
复习: 解决天体运动的思路是哪两个?
集中体现在如下两个方面：
⑵天体运动视为圆周运动，万有引力充当着向心力的作用。
应用时根据实际情况选用相应的公式进行分析。
月球是地球的天然卫星，人类应用万有引力定律结合各种先进技术已经进入太空,并登上了月球。各种人造地球卫星也在生产和生活中发挥着重大的作用。
地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？
牛顿的设想：演示
从轨迹看，物体成为一颗地球卫星的条件，就是发射的速度要足够大．
1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送入了环绕地球的轨道。
一.人造卫星
卫星是一些自然的或是人工的在太空中绕行星运动的物体，1895年，俄国的齐奥尔科夫斯基率先提出了制造人造地球卫星的设想。
1.人造卫星绕行速度、角速度、周期与半径的关系：
（r越大，T越大）
（r越大，v越小）
（r越大，ω越小）
二.宇宙速度
人造地球卫星在空中运行时 , 仅受到地球对它的万有引力作用，这时，这个引力就是卫星做匀速圆周运动所需要的向心力．
问题: 人造卫星的加速度与半径是什么关系呢?
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，把r用地球半径R代入，可以求出：
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最小发射速度，也是最大的环绕速度，也叫做第一宇宙速度。
【问题】近地面的卫星的速度是多少呢？
2.宇宙速度
①第一宇宙速度（环绕速度）：v=7.9千米/秒；
（地球卫星的最小发射速度，地球卫星最大的绕行速度）
带入数据，得出v＝ 7.9km /s
活动：第一宇宙速度的另一种表达式是 ,请用已学的知识进行推导。
②第二宇宙速度（脱离速度）：v=11.2千米/秒；
（卫星挣脱地球引力束缚不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度）
③第三宇宙速度（逃逸速度）：v=16.7千米/秒；
（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度） ( 视频 )
【例题1】人造卫星的天线偶然折断，天线将做：
A.自由落体运动
B.平抛运动
C.远离地球飞向太空
D.继续和卫星一起沿轨道运转
【答案】 D
【例题2】人造卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是：
A.半径越大，速率越大，周期越小
B.半径越大，速率越小，周期越大
C.所有卫星的角速度相同，与半径无关
D.所有卫星的速率均相同，与半径无关
【答案】B
【例题3】金星的半径是地球的0.95倍，质量为地球的0.82倍，金星的第一宇宙速度是多大?
【解】
设地球半径为R，金星的半径为r=0.95R，地球质量为m，金星质量m’=0.82m，地球的第一宇宙速度为7.9km/s。金星的第一宇宙速度为v1，则：
同学们再算算，近地卫星的周期又是多少呢？
我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
不能！！
⑴什么是地球同步卫星？( 视频 )
——所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期与地球自转的周期相同。T＝24h。
⑵地球同步卫星满足的条件
①所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上。
②所有的同步卫星的轨道高度为一个定值。
代入数据得：h=3.6×107(m)
思考: 除了高度之外,同步卫星还有什么参量是一个确定的值?
3.同步卫星
【说明】
1.为了同步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。
2.同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。
3.发射同步卫星原理
【例题4】 ．通信卫星又叫同步卫星，下面关于
同步卫星的说法中正确的是 [ ]
A、所有的地球同步卫星都位于地球的赤道
平面内
B、所有的地球同步卫星的质量都相等
C、所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆周运
动的角速度都相等
D、所有的地球同步卫星离地心的距离都相等
ACD
【例题5】一颗人造地球卫星距地面的高度
为h,设地球半径为R，卫星运动周期为T
地球表面处的重力加速度为g,则该同步
卫星的线速度的大小应该为 [ ]
BC
A
B 2π（h+R）/T
C
D
BD
中星6号
中星6号卫星(ChinaSat-6)是公司拥有的通信广播卫星，采用东方红3号平台，有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。
快速侦测卫星
海洋资源卫星
阿姆斯特朗：“我的一小步，人类的一大步”
飞行中打开舱盖进行实验
阿波罗登月飞船释放登月舱
国际空间站的首批乘员