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1、 5宇宙航行300多年多年前，牛顿前，牛顿提出设想提出设想: 从高山上用不同的水平速从高山上用不同的水平速度抛出物体度抛出物体, ,速度越大速度越大, ,落点离落点离山脚越远山脚越远. .宇宙速度宇宙速度 如果没有空气阻力如果没有空气阻力, ,当速度当速度足够大时足够大时, ,物体就永远不会落到物体就永远不会落到地面上地面上, ,它将成为一颗绕地球运它将成为一颗绕地球运动的动的人造地球卫星人造地球卫星.提示：提示：卫星绕地球做圆周运动的向心力由卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供。地球对卫星的万有引力提供。探究：第一宇宙速度探究：第一宇宙速度 思考：思考：如果不知道地球的质量
2、，但知道地球如果不知道地球的质量，但知道地球表面的重力加速度表面的重力加速度g g，如何求宇宙第一速度，如何求宇宙第一速度v v？请同学们请同学们计算计算：已知地球半径：已知地球半径R=6400kmR=6400km，地球，地球质量质量M=6.0M=6.010102424kgkg，卫星在，卫星在地面附近环绕地面附近环绕地球地球作匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？作匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？ 方法一方法一：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。星的万有引力提供向心力。RmvRGMm22RGMv探究：第一宇宙速度探究：第一宇宙速度skmsmR
3、GMV/9 .7/109 .710.6101067.636241146.0 方法二：方法二：卫星绕地球做圆周运动，重力提供卫星绕地球做圆周运动，重力提供向心力。向心力。 s/km9 . 7gRvRvmmg2 探究：第一宇宙速度探究：第一宇宙速度 第一宇宙速度第一宇宙速度(7.9km/s) 1.卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，叫第一宇宙速度叫第一宇宙速度 2.轨道越高，绕地球运行的环绕速度越小轨道越高，绕地球运行的环绕速度越小 因此，因此，第一宇宙速度第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的近绕地球做匀速圆
4、周运动所具有的速度，速度，是人造是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动所具有的地球卫星绕地球做匀速圆周运动所具有的最大速最大速度，也是发射人造地球卫星的最小速度度，也是发射人造地球卫星的最小速度2022年8月10日星期三练习：求近地卫星的周期练习：求近地卫星的周期6 31124(6.37 10 ) 2 3.146.67 105.98 10 s 地GMrT323 5.06 1084.3mins我们能否发射一颗周我们能否发射一颗周期为期为80min的卫星？的卫星？最小周期最小周期 第二宇宙速度第二宇宙速度： 在地面上发射飞行器，如果发射速度大于在地面上发射飞行器，如果发射速度大于7.9 km/s而小于
5、而小于11.2 km/s时，它绕地球运行的轨道不时，它绕地球运行的轨道不是圆而是椭圆当发射速度等于或大于是圆而是椭圆当发射速度等于或大于11.2 km/s时，它就会克服地球的引力成为绕太阳运转的人时，它就会克服地球的引力成为绕太阳运转的人造行星或飞到其他行星上去造行星或飞到其他行星上去11.2 km/s称为第二宇宙速度称为第二宇宙速度 第三宇宙速度第三宇宙速度： 当物体的速度当物体的速度v16.7km/s，物体就摆脱了，物体就摆脱了太太阳引力的束缚阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫这个速度叫第三宇宙速度。第三宇宙速度。卫星运动的线速度、角速度、向
6、心加速度和周期：卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：rGM(3)由由 得：得：3rGM (4)由由 得：得：可见：卫星运动情况可见：卫星运动情况(a、V 、 、T )是是由由 r r 惟惟 一决定一决定(2)由由 得：得：GM mr2=mv2rGM mr2=m2rGM mr2=m( ) rT2GM42r3(1)由由 得：得：aGM mr2=maGMr2记忆口诀：记忆口诀：“高轨低速长周期高轨低速长周期”练习：对于练习：对于绕地球绕地球运动的人造卫星：运动的人造卫星：（1）离地面越高，线速度越）离地面越高，线速度越（2）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越（3）离地面越高，角速度越）离
7、地面越高，角速度越（4）离地面越高，向心加速度越）离地面越高，向心加速度越（5）离地面越高，向心力越）离地面越高，向心力越小小长长小小小小小小 1关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是( ) A它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度 B它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运动速度动速度 C它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度射速度 D它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度度 D 2人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度
8、人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度可以是可以是( ) 11.2km/s 7.9km/s 6km/s 16.7km/s A B C D B 3在地面上某一高度运行的人造卫星，下列在地面上某一高度运行的人造卫星，下列说法中正确的是说法中正确的是( ) A该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度速度 B该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙速度速度 C发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速度度 D发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速度度 BC4 4：如图所示，
9、如图所示，A A、B B、C C、D D四条轨道中可以作四条轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？为卫星轨道的是哪一条？极地轨道极地轨道一般轨道一般轨道赤道轨道赤道轨道平面平面立体立体赤道平面赤道平面 在地球上抛出的物体，当它的速在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。人造地球卫星。简称人造卫星。地球 二、宇宙速度：二、宇宙速度： 1、第一宇宙速度：、第一宇宙速度： v=7.9km/s 2、第二宇宙速度：、第二宇宙速度： v=11.2km/s 3、第三宇宙速度：、第三宇宙速度： v=16.7km/s V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s思考题：地球同步卫星思考题：地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相对于地面所谓地球同步卫星，是相对于地面静止静止的和地球具有相同的和地球具有相同周期周期的卫星。的卫星。圆轨道在赤道平面，即在赤道的正上方；周期与地球自转圆轨道在赤道平面，即在赤道的正上方；周期与地球自转周期相同，为周期相同，为24小时；绕行方向为自西向东。小时；绕行方向为自西向东。 大家能否计算出同步卫星大家能否计算出同步卫星的高度呢？的高度呢？