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1、2021/8/11 星期三1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2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三31.1.行星运动向心行星运动向心力的来源和关系力的来源和关系式？式？2.2.v、w、T与轨道与轨道半径半径r r的关系的关系3 3、地球表面重力、地球表面重力与万有引力的关与万有引力的关系系课前预习课前预习2021/8/11 星期三4学习目标学习目标了解人造地球卫星的最初构想了解人造地球卫星的最初构想知道三个宇宙速度的含义和数值，会知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度推导第一宇宙速度会解决涉及人造地球卫星运动的简单会解决涉及人造地球卫星运动
2、的简单问题问题感受人类对客观世界不断探究的精神感受人类对客观世界不断探究的精神和情感和情感2021/8/11 星期三5卫星发射的设想卫星发射的设想问问题题2.2.地地球球是是个个球球体体，如如果果抛抛出出速速度度很很大大时时，我我们们还能将地面看作平面吗？还能将地面看作平面吗？问题问题1.1.小球从同一高度做平抛运动，随初速小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，小球的运动有何变化？度的增大，小球的运动有何变化？牛顿人造卫星原理图牛顿人造卫星原理图2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三7发射速度发射速度v v运动情况运动情况v7.9km/sv7.9km/sv=7.9km/sv
3、=7.9km/s7.9km/s v11.2km/s7.9km/s v11.2km/s11.2km/sv16.7km/s11.2km/sv16.7km/s16.7km/s v16.7km/s v第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离）脱离）第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕环绕)第三宇宙速度（逃逸）第三宇宙速度（逃逸）物体落回地面物体落回地面物体在地面附近绕地物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动球做匀速圆周运动物体绕地球运转，运物体绕地球运转，运动轨迹是椭圆。动轨迹是椭圆。物体绕太阳运动物体绕太阳运动物体飞出太阳系物体飞出太阳系2021/8/11 星期三8第一宇宙速度第一宇宙速度基本思路基本思路2 2：重力提
4、供向心力：重力提供向心力2 2、从绕行角度分析：、从绕行角度分析：是最大的环绕速度是最大的环绕速度1 1、从发射角度分析：、从发射角度分析：是最小的发射速度是最小的发射速度 基本思路基本思路1:1:万有引力提供向心力万有引力提供向心力建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动3、推推导导过过程程2021/8/11 星期三9讨论讨论不同天体的第一宇宙速度相同吗？不同天体的第一宇宙速度相同吗？例、已知地球是月球质量的例、已知地球是月球质量的8181倍，地球半径倍，地球半径为月球半径的为月球半径的3.83.8倍，在地球表面上发射卫星，倍，在地球表面上发射卫星，至少需要至少需
5、要7.9km/s7.9km/s的速度，求在月球上发射一颗的速度，求在月球上发射一颗环绕月球表面运行的飞行物至少需要多大的速环绕月球表面运行的飞行物至少需要多大的速度？度？结论：不同的天体的第一宇宙速度不同结论：不同的天体的第一宇宙速度不同解析：2021/8/11 星期三10人造地球卫星人造地球卫星问题问题3 3：卫星的轨道圆心在哪儿？：卫星的轨道圆心在哪儿？所有卫星的轨道圆心都在地心上所有卫星的轨道圆心都在地心上赤道卫星赤道卫星极地卫星极地卫星其他卫星其他卫星赤道卫星赤道卫星其他卫星其他卫星其他卫星其他卫星赤道卫星赤道卫星2021/8/11 星期三112021/8/11 星期三12地球同步卫星
6、地球同步卫星 问题问题4 4：你能否：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2021/8/11 星期三131 1、只能分布在一个确定的赤道轨道上。、只能分布在一个确定的赤道轨道上。2 2、周期与地球自转的周期相同、周期与地球自转的周期相同:T T2424h h。3 3、角速度、角速度与地球的自转角速度相同。与地球的自转角速度相同。4 4、离地面高度、离地面高度:h h=36000km=36000km。5 5、线速度、线速度:v v=3.1=3.1km/skm/s。特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度
7、、定线速度特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度2021/8/11 星期三143 3颗同步卫星可实现全球覆盖颗同步卫星可实现全球覆盖1.1.同步卫星主要同步卫星主要同步卫星主要同步卫星主要用于通讯。要用于通讯。要用于通讯。要用于通讯。要实现全球通讯，实现全球通讯，实现全球通讯，实现全球通讯，只需三颗同步只需三颗同步只需三颗同步只需三颗同步卫星即可。卫星即可。卫星即可。卫星即可。2.2.为了同步卫星为了同步卫星为了同步卫星为了同步卫星之间不互相干之间不互相干之间不互相干之间不互相干扰，大约扰，大约扰，大约扰，大约33左右左右左右左右才能放置才能放置才能放置才能放置1 1颗，颗，颗，颗，
8、这样地球的同这样地球的同这样地球的同这样地球的同步卫星只能有步卫星只能有步卫星只能有步卫星只能有120120颗。可见，颗。可见，颗。可见，颗。可见，空间位置也是空间位置也是空间位置也是空间位置也是一种资源。一种资源。一种资源。一种资源。2021/8/11 星期三15问题问题5 5：如何发射同步卫星？：如何发射同步卫星？2021/8/11 星期三16比较赤道上的某一点、近地卫星、同步比较赤道上的某一点、近地卫星、同步卫星的卫星的T、v、a向向2021/8/11 星期三1719571957年年1010月，苏联发射月，苏联发射第一颗人造地球卫星。第一颗人造地球卫星。19611961年年4 4月月12
9、12日苏联空军少日苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。进入太空的梦想。19691969年年7 7月月2020日，阿波罗日，阿波罗1111号将人类送上了月球。号将人类送上了月球。梦想成真梦想成真2021/8/11 星期三1819701970年年4 4月月2424日我国日我国第一颗人造卫星升空第一颗人造卫星升空 20032003年年1010月月1515日神舟五号日神舟五号”飞飞船载杨利伟从酒泉船载杨利伟从酒泉卫星卫星发射中发射中心发射升空。心发射升空。20052005年年1010月月1212日神舟六号载两日神舟六
10、号载两名太空人费俊龙和聂海胜升空名太空人费俊龙和聂海胜升空2007年年10月月24日嫦娥一号日嫦娥一号“月月球探测卫星球探测卫星”由由“长征三号甲长征三号甲”运载火箭发射升空运载火箭发射升空.2008-9-252008-9-25神舟七号翟志刚太神舟七号翟志刚太空行走空行走中国的航天成就中国的航天成就“嫦娥二号嫦娥二号”预计预计20102010年年底发射升空。年年底发射升空。嫦娥二号嫦娥二号”卫星的主要卫星的主要任务是为任务是为“嫦娥三号嫦娥三号”实现月球软着陆进行部实现月球软着陆进行部分关键技术试验，并对分关键技术试验，并对“嫦娥三号嫦娥三号”着陆区进着陆区进行高精度成像。目前，行高精度成像。
11、目前，“嫦娥二号嫦娥二号”卫星突破卫星突破了地月转移轨道发射、了地月转移轨道发射、X X频段测控、近月捕获、频段测控、近月捕获、环月飞行轨道控制、深环月飞行轨道控制、深空测控通信及高分辨率空测控通信及高分辨率立体相机研制六项关键立体相机研制六项关键技术。技术。2021/8/11 星期三19我国载人航天回顾我国载人航天回顾杨利伟在太空展示中国和联合国国旗杨利伟在太空展示中国和联合国国旗我国首位航天员我国首位航天员杨利伟杨利伟20032003年年 “神舟神舟”五号五号 中国人中国人“飞天飞天”梦圆梦圆费费俊俊龙龙在在做做身身体体检检查查美味佳肴飘进来美味佳肴飘进来 成功返航成功返航 奉奉命命出出征
12、征20052005年年“神舟神舟”六号六号 首次首次“多人多天多人多天”空间飞行空间飞行20082008年年 “神舟神舟”七号七号 首次太空行走首次太空行走2021/8/11 星期三201 1(1)(1)如图所示，如图所示，a a、b b、c c三轨道中可以作三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？abc(2)(2)这三条轨道中哪一这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和条轨道中的卫星可能和地球自转同步？地球自转同步？2021/8/11 星期三21 2.通信卫星又叫同步卫星，下面关于通信卫星又叫同步卫星，下面关于 同步卫星的说法中正确同步卫星的说法中正确 的是的是()A.所有的地
13、球同步卫星都位于地球的赤所有的地球同步卫星都位于地球的赤 道平面内道平面内B.同步卫星可以过南北两极同步卫星可以过南北两极C.所有的地球同步卫星绕地球作匀速所有的地球同步卫星绕地球作匀速 圆周运圆周运 动的角速度都相等动的角速度都相等D.所有的地球同步卫星离地球的高度所有的地球同步卫星离地球的高度 是地球的整数倍是地球的整数倍 2021/8/11 星期三223.如图所示，如图所示，a、b、c是在地球大气层外是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星，圆形轨道上运行的三颗人造卫星，a和和b的质的质量相同而小于量相同而小于c的质量，下列说法中正确的的质量，下列说法中正确的是（是（）Ab、c的线速
14、度大小相等，且小于的线速度大小相等，且小于a的线的线速度速度Bb、c的周期相等，且大于的周期相等，且大于a的周期的周期Cb、c的向心加速度大小相的向心加速度大小相等，且大于等，且大于a的向心加速度的向心加速度Db所需的向心力最小所需的向心力最小2021/8/11 星期三23学以致用学以致用Q1624482021/8/11 星期三24宇宇宙宙航航行行1、卫星：万有引力体提供向心力、卫星：万有引力体提供向心力公式：公式：宇宙宇宙速度速度第一宇宙速度：第一宇宙速度：v1=7.9km/s（会推导）（会推导）第二宇宙速度：第二宇宙速度：v2=11.2 km/s；第三宇宙速度：第三宇宙速度：v3=16.7 km/s梦想梦想成真成真世界探索太空的成就世界探索太空的成就中国探索太空的成就中国探索太空的成就小小结结()2021/8/11 星期三25