《2018-2019学年高考物理主题一曲线运动与万有引力定律第三章万有引力定律1.3.4人造卫星宇宙速度课件教科版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高考物理主题一曲线运动与万有引力定律第三章万有引力定律1.3.4人造卫星宇宙速度课件教科版.ppt（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3.4人造卫星宇宙速度人造卫星宇宙速度学习目标学习目标核心凝炼核心凝炼1.了解人造卫星的有关知识。了解人造卫星的有关知识。3个速度个速度第一、二、三宇宙第一、二、三宇宙速度速度几个关系几个关系线速度、角速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系周期与轨道半径的关系2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。3.正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。关系。一、人造卫星一、人造卫星观图助学观图助学我我国国宇宇航航员翟翟志志刚在在太太空空中中离离开开飞船船后后而而不不落落回回地地面面，是是否否
2、是是由由于于宇宇航航员不不再再受受到到地地球的引力作用？球的引力作用？答答案案不不是是。宇宇航航员员在在太太空空中中离离开开飞飞船船后后，依依然然绕绕地地球球运运动动，受受到到地地球球的的引引力力提提供供向向心力。心力。1.卫星是一些卫星是一些_的或的或_的在太空中绕行星运动的物体。的在太空中绕行星运动的物体。2.1895年年，_宇宇航航先先驱驱齐齐奥奥尔尔科科夫夫斯斯基基在在天天地地幻幻想想和和天天球球引引力力效效应应论论文文中中，率先提出制造率先提出制造_的设想。的设想。3.1957年年10月月4日日_成功发射了第一颗人造地球卫星。成功发射了第一颗人造地球卫星。理解概念理解概念判断下列判断
3、下列说法的正法的正误。(1)发射人造地球射人造地球卫星需要足星需要足够大的速度。大的速度。( )(2)卫星星绕地球运行不需要力的作用。地球运行不需要力的作用。( )(3)卫星的运行速度随星的运行速度随轨道半径的增大而增大。道半径的增大而增大。( )自然自然人工人工俄国俄国人造地球卫星人造地球卫星苏联苏联二、宇宙速度二、宇宙速度观图助学观图助学在在一一部部叫叫光光速速侠侠的的电影影中中，有有一一个个叫叫Daniel Light的的家家伙伙，他他拥有有以以光光速速奔奔跑跑的的能能力力。根根据据所所学学物物理理知知识分分析析，如如果果“光光速速侠侠”要要以以光光速速从从纽约跑跑到到洛洛杉杉矶救救人人
4、，可能可能实现吗？答答案案不不可可能能实实现现。当当人人或或物物体体的的速速度度达达到到第第二二宇宇宙宙速速度度时时，会会脱脱离离地地球球，到到达达外太空，即在地表运动的速度不能超过第一宇宙速度外太空，即在地表运动的速度不能超过第一宇宙速度7.9 km/s。三个宇宙速度三个宇宙速度数值数值意义意义第一宇第一宇宙速度宙速度_km/s卫星在地球表面附近绕地球做卫星在地球表面附近绕地球做_运动的速度运动的速度第二宇第二宇宙速度宙速度_km/s使卫星挣脱使卫星挣脱_引力束缚的最小地面发射速度引力束缚的最小地面发射速度第三宇第三宇宙速度宙速度_km/s使卫星挣脱使卫星挣脱_引力束缚的引力束缚的_地面发射
5、速度地面发射速度7.911.216.7匀速圆周匀速圆周地球地球太阳太阳最小最小理解概念理解概念判断下列判断下列说法的正法的正误。(1)第一宇宙速度是能使第一宇宙速度是能使卫星星绕地球运行的最小地球运行的最小发射速度。射速度。( )(2)绕地球做地球做圆周运周运动的人造的人造卫星的速度可以是星的速度可以是10 km/s。( )(3)第二宇宙速度是第二宇宙速度是卫星在星在椭圆轨道上运行道上运行时近地点的速度。近地点的速度。( )人造地球卫星人造地球卫星观察探究观察探究地球上空分布着许多的同步卫星，在地面上的人看来，始终静止不动，请思考：地球上空分布着许多的同步卫星，在地面上的人看来，始终静止不动，
6、请思考：(1)这些同步卫星是否就真的静止不动呢？这些同步卫星是否就真的静止不动呢？(2)这些同步卫星有什么共同的特点呢？这些同步卫星有什么共同的特点呢？答答案案(1)这这些些同同步步卫卫星星都都在在绕绕地地心心做做匀匀速速圆圆周周运运动动，地地球球的的万万有有引引力力提提供供向向心心力力。(2)卫星相对于地面静止，因此卫星绕地球运动的周期一定等于地球自转的周期。卫星相对于地面静止，因此卫星绕地球运动的周期一定等于地球自转的周期。探究归纳探究归纳1.人人造造卫卫星星的的轨轨道道：卫卫星星绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动时时，由由地地球球对对它它的的万万有有引引力力提提供供向向心心力力。因
7、因此此卫卫星星绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的圆圆心心必必与与地地心心重重合合，而而这这样样的的轨轨道道有有多多种种，其其中中比比较较特特殊殊的的有有与与赤赤道道共共面面的的赤赤道道轨轨道道和和通通过过两两极极点点上上空空的的极极地地轨轨道道。当当然然也也存存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道。在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道。人造地球卫星的三种轨道人造地球卫星的三种轨道3.地球同步卫星地球同步卫星(1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫做地球同步卫星。概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫做地球同步卫星。(2)特点特点确定的转动方向：和地球自转方
8、向一致；确定的转动方向：和地球自转方向一致；确定的周期：和地球自转周期相同，即确定的周期：和地球自转周期相同，即T24 h；确定的角速度：等于地球自转的角速度；确定的角速度：等于地球自转的角速度；确确定定的的轨轨道道平平面面：所所有有的的同同步步卫卫星星都都在在赤赤道道的的正正上上方方，其其轨轨道道平平面面必必须须与与赤赤道道平平面重合；面重合；确定的高度：离地面高度固定不变确定的高度：离地面高度固定不变(3.6104 km)；确定的环绕速率：线速度大小一定确定的环绕速率：线速度大小一定(3.1103 m/s)。试题案例试题案例例例1 (2018云云南南宣宣威威市市四四中中高高一一下下期期末末
9、)(多多选)如如图图1所所示示，a、b是是两两颗颗绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的人人造造卫卫星星，它它们们距距地地面面的的高高度度分分别是别是R和和2R(R为地球半径为地球半径)。下列说法中正确的是。下列说法中正确的是()图图1答案答案CD针针对对训训练练1 (多多选)我我国国“中中星星11号号”商商业业通通信信卫卫星星是是一一颗颗同同步步卫卫星星，它它定定点点于于东东经经98.2度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是度的赤道上空，关于这颗卫星的说法正确的是()A.运行速度大于运行速度大于7.9 km/sB.离地面高度一定，相对地面静止离地面高度一定，相对地面静止C.绕地球运行
10、的角速度比月球绕地球运行的角速度大绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等答案答案BC观察探究观察探究发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：宇宙速度及其理解宇宙速度及其理解(1)在不同高度的所有卫星中，哪个高度的所有卫星最容易发射？在不同高度的所有卫星中，哪个高度的所有卫星最容易发射？(2)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？(1)“最最小小发发射射速速度度”：向
11、向高高轨轨道道发发射射卫卫星星比比向向低低轨轨道道发发射射卫卫星星困困难难，因因为为发发射射卫卫星星要要克克服服地地球球对对它它的的引引力力。近近地地轨轨道道是是人人造造卫卫星星的的最最低低运运行行轨轨道道，而而近近地地轨轨道道的的发发射射速速度度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。2.第二宇宙速度第二宇宙速度人人造造地地球球卫卫星星的的发发射射速速度度越越大大，卫卫星星最最终终运运行行时时离离地地球球就就越越远远。当当卫卫星星的的发发射射速速度度达达到到或或超超过过11.2 km/s时时，卫卫星星将将脱脱离离
12、地地球球的的束束缚缚，成成为为太太阳阳系系中中的的“人人造造行行星星”，11.2 km/s称为人造卫星的第二宇宙速度。称为人造卫星的第二宇宙速度。3.第三宇宙速度第三宇宙速度当当卫卫星星的的发发射射速速度度达达到到或或超超过过16.7 km/s时时，卫卫星星将将挣挣脱脱太太阳阳的的束束缚缚，飞飞到到太太阳阳系系以以外的空间。外的空间。试题案例试题案例例例2 宇宇航航员员站站在在某某星星球球表表面面，从从高高h处处以以初初速速度度v0水水平平抛抛出出一一个个小小球球，小小球球落落到到星星球球表面时，与抛出点的水平距离是表面时，与抛出点的水平距离是x，已知该星球的半径为，已知该星球的半径为R，引力
13、常量为，引力常量为G，求：，求：(1)该星球的质量该星球的质量M；(2)该星球的第一宇宙速度。该星球的第一宇宙速度。【思维导图】【思维导图】针针对对训训练练2 (2018山山西西太太原原市市高高一一下下期期末末)2018年年2月月，我我国国首首颗颗电电磁磁监监测测试试验验卫卫星星“张张衡衡一一号号”在在酒酒泉泉卫卫生生发发射射中中心心成成功功发发射射，标标志志着着我我国国地地震震监监测测和和地地球球物物理理探探测测正正式式迈迈入入太太空空。卫卫星星质质量量约约为为730 kg，运运行行的的高高度度为为500 km，通通过过两两极极的的太太阳阳同同步步轨道，对同一地点的重访周期为轨道，对同一地点
14、的重访周期为5天。下列说法正确的是天。下列说法正确的是()A.“张衡一号张衡一号”绕地球运行的速度大于第一宇宙速度绕地球运行的速度大于第一宇宙速度B.“张衡一号张衡一号”绕地球运行的周期为绕地球运行的周期为5天天C.“张衡一号张衡一号”的加速度小于地面的重力加速度的加速度小于地面的重力加速度D.“张衡一号张衡一号”的轨道平面与地球赤道平面共面的轨道平面与地球赤道平面共面答案答案C分析卫星变轨问题分析卫星变轨问题【针针对对练练习习】如如图图2所所示示，一一颗颗人人造造卫卫星星原原来来在在椭椭圆圆轨轨道道1绕绕地地球球E运运行行，在在P点点变变轨轨后后进进入入轨轨道道2做做匀匀速速圆圆周周运运动动
15、。下列说法正确的是下列说法正确的是()A.不不论论在在轨轨道道1还还是是在在轨轨道道2运运行行，卫卫星星在在P点点的的速速度度都都相同相同B.不不论论在在轨轨道道1还还是是在在轨轨道道2运运行行，卫卫星星在在P点点的的加加速速度度都相同都相同C.卫星在轨道卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度的任何位置都具有相同加速度D.卫星在轨道卫星在轨道2的任何位置都具有相同的速度的任何位置都具有相同的速度图图2解解析析卫卫星星在在轨轨道道1运运行行到到P点点时时需需要要加加速速才才能能进进入入轨轨道道2运运行行，因因此此卫卫星星在在两两轨轨道道的的P点点时时速速度度不不同同，但但所所受受力力相相同同，加加速速度度相相同同；卫卫星星在在轨轨道道1运运行行时时在在不不同同位位置置所所受受万万有有引引力力大大小小、方方向向均均不不同同，则则加加速速度度也也不不同同；卫卫星星在在轨轨道道2做做匀匀速速圆圆周周运运动动，在在不不同同位置速度方向不同，只有选项位置速度方向不同，只有选项B正确。正确。答案答案B
