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1、4.人造卫星 宇宙速度嫦嫦 娥娥 奔奔 月月外外 国国 人人 的的 飞飞 天天 梦梦古人的梦想在14世纪中国明代，有一位叫万 户的军中工匠，制造了一把“飞天椅” ，并在椅子后面捆绑了47支“飞龙”火 箭，试图乘坐它上天飞行。万户坐到 椅子内，手持两只大风筝，点燃火箭 ，“飞龙”火箭把座椅推向半空，随风 筝飞了起来，但很快一声爆炸“飞天椅 ”摔到山坡下，万户以生命为代价的尝 试终告失败。 万户是世界上第一个利 用火箭向太空搏击的英雄。他的努力 虽然失败了，但他借助火箭推力升空 的创想是世界上第一个，因此他被世 界公认为“真正的航天始祖”，为了纪 念这位世界航天始祖，世界科学家将 月球上的一座环形
2、火山命名为“万户山 ”。 万户飞天1957年10月4日，苏联发 射第一枚人造卫星“伴 侣”1号成功，此举标 志着苏联在太空探险的 新旅程 ,从此之后人类 开始迈入航天时代。近 几年，我国的 “神舟” 号系列飞船，嫦娥一号 发射成功，在航空领域 取得了瞩目的成就。请 思考：从地球上发射飞 船的理论基础是什么？ 怎样才能使航天器成为 地球的卫星？300年前牛顿的猜想牛顿的手稿牛顿对人造卫星原理的描述： 在高山上物体做平抛运动的初 速度越大。落地点距离山脚越 远，当抛出速度足够大时，物 体就不会落到地面上，称为绕 地球旋转的人造卫星。人造卫星自1957年，苏联把第一颗人造卫星送入太空后。数以千计的
3、卫星被发射进入轨道，用于通信、导航、收集数据和其他许 多领域内的科学研究。与日常生活相关的卫星：通信卫星，气象卫星，导航卫星等 。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，即：设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星 到地心的距离为r,求卫星运动的线速度v为什么向高轨道发射卫星比向低轨道发射要困难？宇宙速度RGMv =或v=7.9km/s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，叫做第一宇宙速度，也被称为环绕速度。思考:在其他天体表面发射卫星，最小发射速 度是否均为7.9km/s?巩固训练:某行星的质量是地球质量的6 倍，
4、半径是地球半径的1.5倍，则 此行星的第一宇宙速度约为多少？V=2v地=15.8Km/s=1.发射速度：采用多级火箭发射卫星时，卫星脱离最后一级火箭时的速度（星箭分离时卫星的速度）2.运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕 地球做匀速圆周运动时的线速度当卫星“贴着 ”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度. 近地卫星其它卫星运行速度和环绕速度一样吗？特点：发射速度大的卫星，运行速度小。发射速度小的卫星，运行速度大。第一宇宙速度(环绕速度）：第二宇宙速度（脱离速度）：11.2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）：16 .7km/s卫星环绕地球飞行的最大运行速度。 地球上发射卫星的最小发射速度。定义：使人
5、造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行， 从地球表面发射所需的最小速度。定义：使人造卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外 的宇宙空间去，从地球表面发射所需要的最小速度。7.9km/s宇宙速度卫星绕地球做匀速圆周运动卫星绕地球运动，轨道是椭圆卫星脱离地球束缚，成为太 阳系的一颗小行星。卫星脱离太阳束缚，飞出太阳系提示：火星探测测器绕绕火星运动动，脱离了地球的束缚缚，但没有挣挣脱太阳的束缚缚，因此它的发发射速度应应在第二宇宙速度和第三宇宙速度之间间，即11.2 km/sv2=v3v4T12=34向心力（万有引力）必须指向地心，圆 周运动的圆心必须和地心重合。本节课结束v1v2v3v4v2v1
6、v4v3 v1v4v2v1v4v31.1.卫星的变轨卫星的变轨AB已知小圆半径为R,周期 为T,大圆半径为r,你能 求出卫星从A运动到B的 时间吗？试比较下列各处速度和加速度的大小a1 = a2 a3 = a4举例 ：BDABB卫星进行加速，能追上A吗？模型特征： 两颗颗相近的天体绕绕它们连线们连线 上的某点（质质心 ）以共同的角速度做匀速圆圆周运动动 .1.两天体做匀速圆周运动的向心力均为 两天体间的万有引力，大小相等。模型规律：2.角速度相同分析:m1L or2r1角速度m1L r2r1o三三 星星 系系 统统Rmmm123RmOmm213r地球同步卫星：是相对于地面静止，即与地球自转具
7、有相同周期的卫星，又叫通讯卫星。思考：地球同步卫星的运行轨道平面有何特点？地球同步卫星F向= F引F向F引结论：轨道平面必须和地球的赤道平面重合， 也就是说必须位于赤道的正上方。地球同步卫星定平面：轨道平面一定在赤道平面内 定位置：在赤道正上方相对地面静止，自转方向和地球自转方向相同。 定周期：运动周期等于地球自转的周期T24h=86400s 定轨道：轨道离地高度h=36000km 定速度：线速度大小v=3.08km/s 定向心加速度： a=0.23m/s2三颗同步卫星反射信号可以覆盖整个赤道三颗同步卫星反射信号可以覆盖整个赤道OCAB81.3 n=3三个，分别是：甘肃酒泉卫 星发射基地，四川西昌卫星 发射基地，山西太原卫星发 射基地 。我国有几个卫星发射基地？现在我国正在海南建设新的卫 星发射基地，想想是为什么？举例 ：B近地卫星、同步卫星、地球赤道上物体三者比较赤道上的物体1同步卫星3近地卫星2(向心力)(向心加速度)
