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1、4.4. 人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度 1 1. .了解人造卫星的有关知识。了解人造卫星的有关知识。 2.2.会推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度。会推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度。 3.3.能用所学知识求解卫星基本问题。能用所学知识求解卫星基本问题。 一、人造卫星一、人造卫星 在地球上抛出的物体，在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。绕地球运动的人造地球卫星。简称人造卫星。简称人造卫星。 18951895年，俄国宇航先驱
2、齐奥尔科夫斯基在一篇名为年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为天地幻想和全球引力效应天地幻想和全球引力效应的论文中率先提出了制造人的论文中率先提出了制造人造卫星的设想。造卫星的设想。19571957年年1010月月4 4日，苏联将第一颗人造卫星送日，苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。此后，数以千计的人造卫星、空间站，入环绕地球的轨道。此后，数以千计的人造卫星、空间站，被相继发射进入轨道，用于通信、导航、收集气象数据和被相继发射进入轨道，用于通信、导航、收集气象数据和其他许多领域内的科学研究。其他许多领域内的科学研究。牛顿人造地球卫星的设想图牛顿人造地球卫星的设想图v平抛平抛洲际洲际导弹
3、导弹人造人造卫星卫星增大增大 人造人造地球地球卫星的最小速度有多大呢？卫星的最小速度有多大呢？二、宇宙速度二、宇宙速度 使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做叫做第一宇宙速度第一宇宙速度。 设地球和卫星的质量分别为设地球和卫星的质量分别为m mg g和和m m，卫星到地心的距卫星到地心的距离为离为r r，卫星运动的速度为卫星运动的速度为v v。 由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以，所以，1.1.第一宇宙速度第一宇宙速度 从上式可以看出从上式可以看出: : ，卫星离地心越远，它运，卫星离地心越远，
4、它运行的速度越慢。行的速度越慢。 对于靠近地面的卫星，可以认为此时的对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r r近似等于近似等于地球半径地球半径R R，把，把r r用地球半径用地球半径R R代入，可以求出：代入，可以求出：这就是这就是第一宇宙速度第一宇宙速度。 第一宇宙速度既是最小的发射速度，也是最大的第一宇宙速度既是最小的发射速度，也是最大的环绕速度。环绕速度。 第一宇宙速度的另一种表达式第一宇宙速度的另一种表达式 ，请你用，请你用已学的知识进行推导。已学的知识进行推导。地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的引力。地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的引力。即：即：解得：解得：v v1 1=
5、7.9=7.9km/skm/s 如果人造地球卫星进入地面如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大于附近的轨道速度大于7.9km/s7.9km/s，而，而小于小于11.2km/s11.2km/s，它绕地球运动的，它绕地球运动的轨迹是椭圆。轨迹是椭圆。7.9km/sv11.2km/s7.9km/sv11.2km/s 当物体的速度大于或等于当物体的速度大于或等于11.2km/s11.2km/s时，卫星就会脱离时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇地球的引力，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。宙速度。达到第二宇宙速度的物体
6、还受到太阳的引力。2.2.第二宇宙速度：第二宇宙速度： 如果物体的速度大于或等于如果物体的速度大于或等于16.7km/s16.7km/s，物体就摆脱物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。们把这个速度叫第三宇宙速度。3.3.第三宇宙速度：第三宇宙速度：太阳太阳绕地球作匀速圆周运动的卫星，绕地球作匀速圆周运动的卫星，其所需向心力由万有引力提供其所需向心力由万有引力提供三、卫星的运行三、卫星的运行( (圆周轨道圆周轨道) ) 万有引力万有引力 = = 向心力向心力重力近似重力近似 = =万有引力万有引力基
7、本方程基本方程辅助方程辅助方程A AB BC Cv v1 1=7.9km/s=7.9km/s常见的人造卫星常见的人造卫星通通信信卫卫星星气气象象卫卫星星资资源源卫卫星星技技术术实实验验卫卫星星同步卫星轨道同步卫星轨道四、地球同步卫星四、地球同步卫星 地球同步卫星是保持在地球地球同步卫星是保持在地球赤道的地面上空、运行周期赤道的地面上空、运行周期与地球的自转周期相同与地球的自转周期相同的人的人造地球卫星。造地球卫星。rRh得：得：得：得：同步卫星离地面同步卫星离地面的高度是定值的高度是定值1 1关于第一宇宙速度，下面说法：关于第一宇宙速度，下面说法：它是人造卫星绕地它是人造卫星绕地球飞行的最小速
8、度；球飞行的最小速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度；道的最小速度；它是人造卫星绕地球飞行的最大速度；它是人造卫星绕地球飞行的最大速度；它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。以上它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。以上说法中正确的有（）说法中正确的有（）A A B B C C D DB B2 2对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法正确的是（）正确的是（）A A人造地球卫星的实际绕行速率一定大于人造地球卫星的实际绕行速率一定大于7.9km/s7.9km/sB B从卫星上释放的物体将作平抛运
9、动从卫星上释放的物体将作平抛运动C C在卫星上可以用天平称物体的质量在卫星上可以用天平称物体的质量D D我国第一颗人造地球卫星（周期是我国第一颗人造地球卫星（周期是6.846.8410103 3s s）离地面）离地面高度比地球同步卫星离地面高度小高度比地球同步卫星离地面高度小D D3. 3. 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为道近似为圆。已知火卫一的周期为7 7小时小时3939分。火卫二的分。火卫二的周期为周期为3030小时小时1818分，则两颗卫星相比分，则两颗卫星相比( )( )A A火卫一距火星表面较
10、近火卫一距火星表面较近 B B火卫二的角速度较大火卫二的角速度较大C C火卫一的运动速度较大火卫一的运动速度较大D D火卫二的向心加速度较大火卫二的向心加速度较大ACACADAD4 4某同学通过直播得知某同学通过直播得知“神舟神舟”六号在圆轨道上运转一圈六号在圆轨道上运转一圈的时间小于的时间小于2424小时，由此他将其与同步卫星进行比较而得小时，由此他将其与同步卫星进行比较而得出以下结论，其中正确的是（出以下结论，其中正确的是（ ）A.A.“神舟神舟”六号运行的向心加速度大于同步卫星的向心六号运行的向心加速度大于同步卫星的向心加速度加速度B.B.“神舟神舟”六号在圆轨道上的运行速率小于同步卫星
11、的速六号在圆轨道上的运行速率小于同步卫星的速率率C.C.“神舟神舟”六号在圆轨道上的运行角速度小于同步卫星的六号在圆轨道上的运行角速度小于同步卫星的角速度角速度D.D.“神舟神舟”六号运行时离地面的高度小于同步卫星的高度六号运行时离地面的高度小于同步卫星的高度5 5在圆轨道上运动的质量为在圆轨道上运动的质量为m m的人造地球卫星，它到地面的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径的距离等于地球半径R R，地面上的重力加速度为，地面上的重力加速度为g g，则（则（ ） A A卫星运动的速度为卫星运动的速度为 B B卫星运动的周期为卫星运动的周期为C C卫星运动的加速度为卫星运动的加速度为 D D
12、卫星的动能为卫星的动能为B B6 6“探路者探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现A A、B B两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是（卫星的周期相等，以下判断正确的是（ ）A A天体天体A A、B B表面的重力加速度与它们的半径成正比表面的重力加速度与它们的半径成正比B B两颗卫星的线速度一定相等两颗卫星的线速度一定相等C C天体天体A A、B B的质量一定相等的质量一定相等D D天体天体A A、B B的密度一定相等的密度一定相等ADAD7 7我国发射的我国发射的“
13、亚洲一号亚洲一号”地球同步通信卫星的质量地球同步通信卫星的质量为为1.24 t1.24 t，在某一确定的轨道上运行，在某一确定的轨道上运行. .下列说法中正确的下列说法中正确的是（是（ ）A A它定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电它定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电视转播视转播B B它的轨道平面一定与赤道平面重合它的轨道平面一定与赤道平面重合C C若要发射一颗质量为若要发射一颗质量为2.48 t2.48 t的地球同步通信卫星，则该的地球同步通信卫星，则该卫星的轨道半径将比卫星的轨道半径将比“亚洲一号亚洲一号”卫星轨道半径大卫星轨道半径大D D要发射一颗质量为要发射一颗质
14、量为2.48 t2.48 t的地球同步卫星，则该卫星的的地球同步卫星，则该卫星的轨道半径将比轨道半径将比“亚洲一号亚洲一号”卫星轨道半径小卫星轨道半径小B B1. 1. 宇宙速度宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度v v1 1=7.9km/s=7.9km/s第二宇宙速度第二宇宙速度v v2 2=11.2km/s=11.2km/s第三宇宙速度第三宇宙速度v v3 3=16.7km/s=16.7km/s2.2.卫星的运行卫星的运行3.3.地球同步卫星地球同步卫星保持在地球赤道的地面上空、运行周期与地球的自转周保持在地球赤道的地面上空、运行周期与地球的自转周期相同的人造地球卫星。期相同的人造地球卫星。不实心不成事，不虚心不知事，不自是者博闻，不自满者受益。
