人造衛(wèi)星宇宙速度.ppt
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理解教材新知,把握熱點考向,應用創(chuàng)新演練,第4節(jié),,,,,知識點一,知識點二,,考向二,,,第三章,,考向一,,,隨堂基礎鞏固,課時跟蹤訓練,考向三,1.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓 周運動的向心力是由地球?qū)πl(wèi) 星的萬有引力提供,其軌道的 圓心與地心重合。 2.人造地球衛(wèi)星在不同的軌道 上線速度不同,第一宇宙速度v=7.9 km/s是衛(wèi)星繞 地球做圓周運動的最大環(huán)繞速度。 3.同步衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、軌道、向心加 速度均是一定的。,[自學教材],1.衛(wèi)星的發(fā)射 地球?qū)χ車奈矬w有引力作用,因而拋出的物體要落回地面。當物體速度足夠大時,它將永遠不會落回到地面上來,而是圍繞地球運動,成為一顆人造地球衛(wèi)星。它的向心力是由地球?qū)λ? 來充當?shù)摹?萬有引力,重點詮釋,1.地球衛(wèi)星的軌道 (1)衛(wèi)星繞地球運動的軌道可以是橢圓軌道,也可以是圓軌道。 (2)衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運行時,地心是橢圓的一個焦點,其周期和半長軸的關系遵循開普勒第三定律。 (3)衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運行時,由于地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供了衛(wèi)星繞地球運動的向心力,而萬有引力指向地心,所以,地心必須是衛(wèi)星圓軌道的圓心。,2.三類人造地球衛(wèi)星軌道 (1)赤道軌道,衛(wèi)星軌道在赤道所在 平面上,衛(wèi)星始終處于赤道上方。 (2)極地軌道,衛(wèi)星軌道平面與赤道 平面垂直,衛(wèi)星經(jīng)過兩極上空。 (3)一般軌道,衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。如圖 3-4-1所示。,圖3-4-1,3.衛(wèi)星的種類 衛(wèi)星的種類主要是按衛(wèi)星有什么樣的功能來進行命名的。主要有偵察衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、地球資源勘測衛(wèi)星、科學研究衛(wèi)星、預警衛(wèi)星和測地衛(wèi)星等。 4.同步衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星是指在赤道平面內(nèi),以和地球自轉(zhuǎn)角速度相同的角速度繞地球運動的衛(wèi)星,同步衛(wèi)星又叫通訊衛(wèi)星。同步衛(wèi)星有以下幾個特點:,,1.下列關于地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是 ( ) A.為避免通訊衛(wèi)星在軌道上相撞,應使它們運行在不 同的軌道上 B.通訊衛(wèi)星定點在地球赤道上空某處,所有通訊衛(wèi)星 的周期都是24 h C.不同國家發(fā)射通訊衛(wèi)星的地點不同,這些衛(wèi)星的軌 道不一定在同一平面上 D.不同通訊衛(wèi)星運行的線速度大小是相同的,加速度 的大小也是相同的,答案:BD,1.第一宇宙速度 使衛(wèi)星能環(huán)繞地球運行所需的 發(fā)射速度,其大小為v1= ,又稱環(huán)繞速度。 2.第二宇宙速度 使人造衛(wèi)星脫離 的引力束縛,不再繞 運行,從 表面發(fā)射所需的最小速度,其大小為v2= ,又稱脫離速度。,7.9 km/s,地球,地球,地球,11.2 km/s,最小,3.第三宇宙速度 使物體脫離太陽的束縛而飛離太陽系,從地球表面發(fā)射所需的最小速度,其大小為v3= ,也叫逃逸速度。,16.7 km/s,重點詮釋,3.三種宇宙速度的對比 以地球為例,三種宇宙速度和相應軌 道間的關系如圖3-4-2所示。當衛(wèi)星在 地面附近做圓周運動時,其運行速度即為 第一宇宙速度7.9 km/s;當衛(wèi)星到達地面附近時,其速度介于7.9~11.2 km/s之間,則衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運動;當衛(wèi)星到達地面附近時,其速度介于11.2~16.7 km/s之間,,圖3-4-2,則衛(wèi)星沿橢圓軌道飛離地球,成為繞太陽運動的衛(wèi)星;當衛(wèi)星到達地面附近時,其速度超過16.7 km/s,則衛(wèi)星能飛出太陽系成為太陽系外的衛(wèi)星。三種宇宙速度是指衛(wèi)星發(fā)射的速度,而不是在軌道上的運行速度。,2.關于第一宇宙速度,下面說法正確的是 ( ) A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 B.它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運行速度 C.它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時近地點的速度 解析:第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度,也是環(huán)繞地球做圓周運動的最大速度。離地越遠,速度越小。衛(wèi)星沿橢圓軌道運行時,在近地點做離心運動,說明近地點的速度大于環(huán)繞速度。 答案:BC,[答案] B,[借題發(fā)揮] 對于任何天體,計算其近地衛(wèi)星環(huán)繞速度時,都是根據(jù)萬有引力提供向心力的思路,近地衛(wèi)星的軌道半徑等于中心天體的半徑,由牛頓第二定律列式計算。 (1)如果知道天體的質(zhì)量和半徑,可直接列式計算。 (2)如果不知道天體的質(zhì)量和半徑的具體大小,但知道該天體與地球的質(zhì)量、半徑關系,可分別列出天體與地球近地衛(wèi)星環(huán)繞速度的表達式,用比例法進行計算。,答案:C,[例2] 高度不同的三顆人造衛(wèi)星,某一瞬間的位置恰好與地心在同一條直線上,如圖3-4-3所示,則此時它們的線速度大小、角速度大小、周期和向心加速度的大小比較為 ( ),A.ω1>ω2>ω3 B.v1<v2<v3 C.T1=T2=T3 D.a(chǎn)1>a2>a3,圖3-4-3,[答案] B,2.火星有兩顆衛(wèi)星,分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二,它們的軌 道近似為圓,已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分,火衛(wèi)二的周期為30小時18分,則兩顆衛(wèi)星相比 ( ) A.火衛(wèi)一距火星表面較近 B.火衛(wèi)二的角速度較大 C.火衛(wèi)一的運行速度較大 D.火衛(wèi)二的向心加速度較大,答案:AC,[例3] 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時,先將衛(wèi) 星發(fā)射至近地圓軌道1,然后點火,使其沿 橢圓軌道2運行,最后再次點火,將衛(wèi)星送 入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點,軌 道2、3相切于P點,如圖3-4-4所示。當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時,以下說法正確的是 ( ),圖3-4-4,A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大小大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度大小 D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度大小 [思路點撥] 解答本題時應注意以下兩點: (1)衛(wèi)星在不同圓形軌道上的速率、角速度與軌道半徑有關。 (2)衛(wèi)星受到的萬有引力為衛(wèi)星的合外力,產(chǎn)生衛(wèi)星的加速度。,[答案] BD,[借題發(fā)揮] (1)衛(wèi)星在軌道上運動時,一旦軌道確定了,其半徑、加速度、線速度、角速度以及周期將全部確定。 (2)衛(wèi)星變軌前后的穩(wěn)定狀態(tài)下的問題與常規(guī)的人造衛(wèi)星做勻速圓周運動問題可以進行類比。,答案:B,[隨堂基礎鞏固],點擊下圖片進入,[課時跟蹤訓練],點擊下圖片進入,- 配套講稿:
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