6.5宇宙航行（公开课）课件 (共27张PPT)

(共27张PPT)
宇宙航行
各种各样的卫星……
一.人造卫星环绕模型
1.轨道特点：
运行轨道为圆
圆心与地心重合
1.轨道特点：
2.运动参数
(2)由
得：
ω=
(3)由
得：Ｔ=
(1)由
得：ｖ＝
G
M
m
r2
=m
v2
r
G
M
m
r2
=mω2r
G
M
m
r2
=m(
)
r
２π
T
2
GM
4π2r3
(4)由
得：an＝
G
M
m
r2
=man
GM
r2
卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期
都由地球质量M和轨道半径r决定
一.人造卫星环绕模型
2.运动参数
卫星的r越大，卫星的
①T越大
②v，ω，a越小
一.人造卫星环绕模型
1
2
3
v1=v2>v3
T1=T2ω1=ω2>ω3
一.人造卫星环绕模型
2.运动参数
不同卫星，轨道相同
（r相同）
卫星的v，ω，T，a大小都相同
一.人造卫星环绕模型
不会碰撞
可能会碰撞
一.人造卫星环绕模型
解决一点小问题
(多选)如图所示，a、b、c是地球大气层外圈圆形轨道上运动的三颗卫星，a和b质量相等，且小于c的质量，则(
　　)
A．b所需向心力最小
B．b、c的周期相同且大于a的周期
C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
D．b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
ABD
解决一点小问题
a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上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，b、c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示，下列说法中正确的是(　
　)
A．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度
B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度
C．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度
D．a、c存在P点相撞的危险
AD
3.近地卫星
G
M
m
r2
=m
v2
r
r近似等于R
G
M
m
R2
=m
v2
R
一.人造卫星环绕模型
推算近地卫星的运行速度！
黄金公式
一.人造卫星环绕模型
3.近地卫星
r近似等于R
G
M
m
r2
=m(
)
r
２π
T
2
G
M
m
R2
=m(
)
R
２π
T
2
一.人造卫星环绕模型
4.同步卫星
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。
一.人造卫星环绕模型
4.同步卫星
①轨道一定在赤道上空
一.人造卫星环绕模型
4.同步卫星
②ω、T与地球自转相同
定周期
,
即运行周期等于地球自转周期（24
h）
定高度
,
即离地面高度一定（h=36000
km）
定速度
,
即运行速度一定（v≈3.1km/s）
③ω、T、v、a、r
都是确定的
一.人造卫星环绕模型
4.同步卫星
小科普：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。
一.人造卫星环绕模型
(一般卫星与同步卫星)(2017·西安高一检测)2015年12月，我国暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空进入高为5.0×102
km的预定轨道。“悟空”卫星和地球同步卫星的运动均可视为匀速圆周运动。已知地球半径R＝6.4×103
km。下列说法正确的是(　　)
A．“悟空”卫星的线速度比同步卫星的线速度小
B．“悟空”卫星的角速度比同步卫星的角速度小
C．“悟空”卫星的运行周期比同步卫星的运行周期小
D．“悟空”卫星的向心加速度比同步卫星的向心加速度小
C
解决一点小问题
二、宇宙速度
牛顿设想：抛出速度很大时，物体不会落回地面
思考：卫星发射，至少要以多大的速度发射，才能发射成功。
分析：卫星由万有引力提供向心力，并且由于在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。
二、宇宙速度
这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。
结论：如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗轨道半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。可见，所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度。
二、宇宙速度
区分概念
人造卫星的发射速度：
指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度（7.9km/s）。
人造卫星的运行速度：
指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度（7.9km/s）。
第一宇宙速度是最小的发射速度；也是最大的运行速度
二、宇宙速度
二、宇宙速度
第二宇宙速度:物体克服地球引力,永远脱离地球的速度.
第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太阳系的速度.
11.2
km/s
>V
>
7.9
km/s
V
=
16.7
km/s
V
=
11.2
km/s
V
=
7.9km/s
绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。
第一宇宙速度:物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度.
二、宇宙速度
0
11.2km/s
16.7km/s
7.9km/s
不能进入轨道
绕地球运动
绕太阳运动
飞到太阳系以外的最小发射速度
永远离开地球最小发射速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度
v
二、宇宙速度
旅行者探测器
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NASA
二、宇宙速度
发射于1977年的旅行者2号探测器历经40余年飞行，目前已飞至太阳系边缘的日球层顶附近，种种迹象表明它已经“接近星际空间”，它将成为继旅行者1号（同样发射于1977年，早于旅行者2号）之后，有史以来第二个飞离太阳系、进入星际空间的人类探测器！