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1、1两两条条基基本本思思路路1、万有引力、万有引力等于等于重力重力2、万有引力、万有引力提供提供向心力向心力2中中国国人人的的飞飞天天梦梦外国人的外国人的“飞天飞天”梦梦3一、宇宙速度4平抛运动演示平抛运动演示平抛运动演示平抛运动演示让物体做平抛运动初速度逐渐增大让物体做平抛运动初速度逐渐增大问问题题情情境境思考讨论一思考讨论一思考讨论一思考讨论一: :地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？通过观看动画回答下列问题：通过观看动画回答下列问题：1、平抛物体水平初速度逐渐增大平抛物体水平
2、初速度逐渐增大，物体的落地点怎，物体的落地点怎样变化？样变化？2、若抛出物体的水平初速度足够大若抛出物体的水平初速度足够大, ,物体将会怎样物体将会怎样? ?试大胆猜想。试大胆猜想。 越来越远越来越远物体不再落回地面物体不再落回地面思考？思考？它将绕地球运动成它将绕地球运动成为地球的一颗卫星为地球的一颗卫星6一一.宇宙速度宇宙速度牛顿的猜想牛顿的猜想牛顿的手稿牛顿的手稿想一想想一想:物体初速度达到多大时就可以成物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢为一颗人造卫星呢?方法一：由于卫星在地球表面附近环绕，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供。问题一：问题一： 设地球的质量为设地球的质量为M
3、 M，绕地球做匀速圆周运动，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为的飞行器的质量为m m，飞行器的速度为，飞行器的速度为v v，他到地心的，他到地心的距离为地球半径距离为地球半径R R。求飞行速度。求飞行速度v v。 （若已知地球表面（若已知地球表面重力加速度重力加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2，R=6400kmR=6400km）8方法二：万有引力提供物体作圆周运动的向心力91、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度 说明：说明：（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将星将落到地面
4、而不能绕地球运转；落到地面而不能绕地球运转；（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动； 10讨论：在地面附近发射飞行器时如果发射速讨论：在地面附近发射飞行器时如果发射速度大于度大于7.9Km/S7.9Km/S，或者更大时会对飞行器的，或者更大时会对飞行器的运行轨道有何影响？运行轨道有何影响？如果速度继续增加，达到或大于如果速度继续增加，达到或大于11.2km/s11.2km/s时，它就会时，它就会克服地球的引力，永远离开地球，成为绕太阳运动的克服地球的引力，永远离开地球，成为绕太阳运动的一颗人造行星。一颗人造行星。如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道
5、绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。 11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. （逃逸速度）（逃逸速度） 11.2 km/s V 7.9 km/sV = 16.7 km/sV = 11.2 km/sV = 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.（不同天体有各自的第一宇宙速度。如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落回地面。）阅读教材并回答：三种宇宙速度（发射速度）阅读教材并回答：三种宇宙速度（发射速度）12二、人造地
6、球卫星运动规律13探究二：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？123414r越大（高），v越小r越大， 越小r越大，T越大r越大，an越小思考：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是最小速度？r最小，是最大环绕速度。15 向高轨道发射卫向高轨道发射卫星时星时, , 需要的初速需要的初速度大，因为卫星离度大，因为卫星离开地面向上运动速开地面向上运动速度会减小度会减小, ,所以发所以发射的轨道越高发射射的轨道越高发射时的初速度就越大时的初速度就越大思考讨论三思考讨论三: :将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更
7、大？将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？哪一个更容易？为什么？哪一个更容易？为什么？ 注意：宇宙速度均指发射速度，卫星的环绕速度一注意：宇宙速度均指发射速度，卫星的环绕速度一定小于发射速度。定小于发射速度。16思考：第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还是最小速度？r最小，是最小发射速度。归纳：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最大环绕速度。17如图所示，如图所示，A、B、C、D四条轨道中四条轨道中不能不能作为卫星轨作为卫星轨道的是哪一条？道的是哪一条？思考：人造地球卫星的运行轨道思考：人造地球卫星的运行轨道 人造地球卫星人造地球卫星答案：D18轨道中心轨道中心地心地心_ 提供提供向心力向
8、心力万有引力万有引力19所有卫星都在以地心为圆心的所有卫星都在以地心为圆心的圆圆或或椭圆椭圆轨道上轨道上 三类人造地球卫星轨道：三类人造地球卫星轨道：三类人造地球卫星轨道：三类人造地球卫星轨道：赤道轨道赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方始终处于赤道上方极地轨道极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空直，卫星通过两极上空一般轨道一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。卫星轨道和赤道成一定角度。人造地球卫星的运行轨道2021地球同步卫星地球同步卫星 问题：你能否问题：你能否形象的描述它的轨道形象的描述它的轨道？轨道与赤道重合
9、轨道与赤道重合卫星位于赤道的正上卫星位于赤道的正上方的方的某一高度某一高度2222如何发射同步卫星？如何发射同步卫星？2323 同步卫星：同步卫星：相对于地面静止，公转周期和相对于地面静止，公转周期和地球自转周期相同的卫星。地球自转周期相同的卫星。1特点： 定周期：T=24h=86400s定点：相对于地面静止。定轨道：同步卫星轨道必须在赤道上空定高度：由定速度：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24242、两颗人造地球卫星质量之比、两颗人造地球卫星质量之比m1 m2=1 2,轨轨道半径之
10、比道半径之比R1 R2=3 1，下列有关数据之比正确，下列有关数据之比正确的是的是( )A、周期之比、周期之比T1 T2=3 1 B、线速度之比、线速度之比v1 v2=3 1C、向心力之比、向心力之比F1 F2=1 9 D、向心加速度之比、向心加速度之比a1 a2=1 9例题分析例题分析1、人造地球卫星的轨道半径越大，则、人造地球卫星的轨道半径越大，则( )A、速度越小，周期越小、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小、速度越小，加速度越小C、加速度越小、加速度越小,周期越大周期越大D、角速度越小、角速度越小,加速度越大加速度越大BCD25251999年年5月月10日，我国成功地发射了日，
11、我国成功地发射了“一箭双星一箭双星”，将，将“风云风云1号号”气象卫星和气象卫星和“实验实验5号号”科学科学实验卫星送入离地面实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半的轨道，已知地球半径为径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为（，这两颗卫星的运动速度约为（ ） A、11.2kms B、7.9kms C、7.4kmsD、2.1kmsC例题分析例题分析2626 1 1 1 1、第一宇宙速度（环绕速度）、第一宇宙速度（环绕速度）、第一宇宙速度（环绕速度）、第一宇宙速度（环绕速度）V V V V1 1 1 1= = = = （ ）, , , ,它它它它 是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球
12、卫是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫是人造地球卫星的最小发射速度，也是地球卫星环绕地球运行的最大速度。星环绕地球运行的最大速度。星环绕地球运行的最大速度。星环绕地球运行的最大速度。2 2 2 2、如果卫星的发射速度（、如果卫星的发射速度（、如果卫星的发射速度（、如果卫星的发射速度（ ）第一宇宙速度，）第一宇宙速度，）第一宇宙速度，）第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；（卫星将落到地面而不能绕地球运转；（卫星将落到地面而不能绕地球运转；（卫星将落到地面而不能绕地球运转；（ ）这）这）这）这个速度卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；个速度
13、卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；个速度卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；个速度卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；如果（如果（如果（如果（ ）这个速度，卫星将沿椭圆轨道绕地）这个速度，卫星将沿椭圆轨道绕地）这个速度，卫星将沿椭圆轨道绕地）这个速度，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。（填（填（填（填“ “大于大于大于大于” ”、“ “小于小于小于小于” ”或或或或“ “等于等于等于等于” ”） 7.9km/s7.9km/s小于小于小于小于等于
14、等于等于等于大于大于大于大于练习2727 2 2 2 2、同同同同步步步步卫卫卫卫星星星星是是是是指指指指相相相相对对对对于于于于地地地地面面面面不不不不动动动动的的的的人人人人造造造造地地地地球球球球卫卫卫卫星星星星，关关关关于同步卫星的说法中正确的是（于同步卫星的说法中正确的是（于同步卫星的说法中正确的是（于同步卫星的说法中正确的是（ ） A A A A它它它它可可可可以以以以在在在在地地地地面面面面上上上上任任任任一一一一点点点点的的的的正正正正上上上上方方方方，且且且且离离离离地地地地心心心心的的的的距距距距离离离离可按需要选择不同值可按需要选择不同值可按需要选择不同值可按需要选择不同
15、值 B B B B它它它它可可可可以以以以在在在在地地地地面面面面上上上上任任任任一一一一点点点点的的的的正正正正上上上上方方方方，但但但但离离离离地地地地距距距距离离离离是是是是一一一一定的定的定的定的 C C C C它它它它只只只只能能能能在在在在赤赤赤赤道道道道的的的的正正正正上上上上方方方方，但但但但离离离离地地地地心心心心的的的的距距距距离离离离可可可可按按按按需需需需要要要要选择不同值选择不同值选择不同值选择不同值 D D D D它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的它只能在赤道的正上方，
16、且离地心的距离是一定的 D D28283.关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（ ）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度BC2929V0BAC1、宇宙速度、宇宙速度 第一宇宙速度：第一宇宙速度：V1=7.9km/s，卫星刚好能在地表附近作圆周卫星刚好能在地表附近作圆周运动运动第二宇宙速度：第二宇宙速度： V2=11.2km/s,卫星挣脱地球引力束缚卫星挣脱地球引力束缚第三宇宙速度：第三宇宙速度： V3=16.7km/s,卫星挣脱卫星挣脱太阳太阳引力束缚引力束缚小结2、同步卫星：在赤道上方与地面相对静止。所有、同步卫星：在赤道上方与地面相对静止。所有物理量都是定值，唯有质量可以变化。物理量都是定值，唯有质量可以变化。3030 为梦想而努力！为梦想而努力！31
