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1、高一物理宇宙速度第1页，本讲稿共16页1.1.定义：定义：定义：定义：在地球上抛出的物体，当它的在地球上抛出的物体，当它的在地球上抛出的物体，当它的在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落速度足够大时，物体就永远不会落速度足够大时，物体就永远不会落速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围地球旋转，成为到地面上，它将围地球旋转，成为到地面上，它将围地球旋转，成为到地面上，它将围地球旋转，成为一颗人造地球卫星。一颗人造地球卫星。一颗人造地球卫星。一颗人造地球卫星。人造卫星：人造卫星：2.2.轨迹轨迹轨迹轨迹:圆形或椭圆圆形或椭圆圆形或椭圆圆形或椭圆3.3.向心力来源向心力来源
2、向心力来源向心力来源:万有引力万有引力万有引力万有引力4.4.轨迹特点轨迹特点轨迹特点轨迹特点:以地心为圆心的以地心为圆心的以地心为圆心的以地心为圆心的圆或以地心为焦圆或以地心为焦圆或以地心为焦圆或以地心为焦点的椭圆点的椭圆点的椭圆点的椭圆第2页，本讲稿共16页答案：答案：答案：答案：ABDABD地心为轨迹的地心为轨迹的地心为轨迹的地心为轨迹的圆心圆心圆心圆心第3页，本讲稿共16页人造卫星（绕地做匀速圆周运动）的运动参数：人造卫星（绕地做匀速圆周运动）的运动参数：人造卫星（绕地做匀速圆周运动）的运动参数：人造卫星（绕地做匀速圆周运动）的运动参数：结论结论结论结论:r r越大越大越大越大V V、
3、a a向、向、向、向、g g/越小越小越小越小T T 越大越大越大越大第4页，本讲稿共16页1.1.1.1.轨道半径越大，运行速度越小。（做匀速圆周运动）轨道半径越大，运行速度越小。（做匀速圆周运动）轨道半径越大，运行速度越小。（做匀速圆周运动）轨道半径越大，运行速度越小。（做匀速圆周运动）人造卫星的两个速度：人造卫星的两个速度：人造卫星的两个速度：人造卫星的两个速度：1.1.运行速度：运行速度：运行速度：运行速度：卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度.2.2.发射速度：发射速度：发射速度：发射
4、速度：被发射物在地面附近离开发射装置被发射物在地面附近离开发射装置被发射物在地面附近离开发射装置被发射物在地面附近离开发射装置(火箭火箭火箭火箭)时的时的时的时的速度速度速度速度.2.2.因卫星上升过程中要克服引力和空气阻力因卫星上升过程中要克服引力和空气阻力因卫星上升过程中要克服引力和空气阻力因卫星上升过程中要克服引力和空气阻力(在大气层中时在大气层中时在大气层中时在大气层中时)做功做功做功做功消耗动能消耗动能消耗动能消耗动能,所以卫星越高所以卫星越高所以卫星越高所以卫星越高,发射速度越大。发射速度越大。发射速度越大。发射速度越大。3.3.近地卫星可认为近地卫星可认为近地卫星可认为近地卫星可
5、认为v v发发发发=v=v运运运运 ,其它较高卫星的其它较高卫星的其它较高卫星的其它较高卫星的v v发发发发v v运运运运.第5页，本讲稿共16页人造卫星的两个速度：人造卫星的两个速度：1.1.运行速度：运行速度：运行速度：运行速度：卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度.2.2.发射速度：发射速度：发射速度：发射速度：被发射物在地面附近离开发射装置被发射物在地面附近离开发射装置被发射物在地面附近离开发射装置被发射物在地面附近离开发射装置(火箭火箭火箭火箭)时的时的时的时的速度速度速度速度.更难更
6、难较易较易A AB B卫星卫星卫星卫星A A的环绕速度与卫星的环绕速度与卫星的环绕速度与卫星的环绕速度与卫星B B比较？比较？比较？比较？发射卫星发射卫星发射卫星发射卫星A A和和和和B B的发射速度比较？的发射速度比较？的发射速度比较？的发射速度比较？第6页，本讲稿共16页人造卫星的三个宇宙速度：人造卫星的三个宇宙速度：人造卫星的三个宇宙速度：人造卫星的三个宇宙速度：1.1.第一宇宙速度：第一宇宙速度：第一宇宙速度：第一宇宙速度：人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有
7、的速人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度。度，叫做第一宇宙速度。度，叫做第一宇宙速度。度，叫做第一宇宙速度。地面附近地面附近地面附近地面附近r=Rr=R近地卫星的环绕速度近地卫星的环绕速度近地卫星的环绕速度近地卫星的环绕速度第7页，本讲稿共16页人造卫星的三个宇宙速度：人造卫星的三个宇宙速度：1.1.第一宇宙速度：第一宇宙速度：第一宇宙速度：第一宇宙速度：第一宇宙速度：是所有绕地做匀速的圆周运动的卫星的第一宇宙速度：是所有绕地做匀速的圆周运动的卫星的第一宇宙速度：是所有绕地做匀速的圆周运动的卫星的第一宇宙速度：是所有绕地做匀速的圆周运动的卫星的最大环绕速
8、度，同时是所有卫星的最小发射速度最大环绕速度，同时是所有卫星的最小发射速度最大环绕速度，同时是所有卫星的最小发射速度最大环绕速度，同时是所有卫星的最小发射速度2.2.第二宇宙速度：第二宇宙速度：第二宇宙速度：第二宇宙速度：当物体的速度大于或等于当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。我们把这脱离地球的引力，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的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。物体还受到太阳的引力。3.3.第三宇宙速度：第三宇宙速度：第三宇宙速度：第三宇宙速度：如果物体的速度等于或大于如
9、果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇摆脱了太阳引力的束缚，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。宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。近地卫星的环绕速度近地卫星的环绕速度近地卫星的环绕速度近地卫星的环绕速度第8页，本讲稿共16页人造卫星的发射速度与轨迹：人造卫星的发射速度与轨迹：1.V1.V发发发发=7.9Km/s=7.9Km/s 且且且且V V发发发发F F万万万万轨迹：绕地匀速圆周轨迹：绕地匀速圆周轨迹：绕地匀速圆周轨迹：绕地匀速圆周2.7.9V2.7.9V发发发发11.2Km/s11.2Km/s轨迹：绕地椭圆
10、运动轨迹：绕地椭圆运动轨迹：绕地椭圆运动轨迹：绕地椭圆运动3.11.2=V3.11.2=V发发发发16.7Km/s=16.7Km/s=16.7Km/s轨迹：脱离太阳引力轨迹：脱离太阳引力轨迹：脱离太阳引力轨迹：脱离太阳引力第9页，本讲稿共16页同步卫星同步卫星:(:(气象卫星、通讯卫星等气象卫星、通讯卫星等气象卫星、通讯卫星等气象卫星、通讯卫星等)定义：特点：所谓地球同步卫星是指与地球自转同步,相对于地面静止的人造卫星.1.角速度角速度角速度角速度 ,周期周期周期周期(T=24h)(T=24h)(T=24h)(T=24h)与地球相同与地球相同与地球相同与地球相同,是一个恒量是一个恒量是一个恒量
11、是一个恒量.2.轨道一定在赤道平面上轨道一定在赤道平面上轨道一定在赤道平面上轨道一定在赤道平面上.3.距地面高度一定距地面高度一定(h=3.610(h=3.6107 7m)m)把T=86400s,M=5.98x1024kg,R=6.37x106m得h=3.58x107m即轨道平面一定即轨道平面一定,高度一定高度一定,运动快慢一定运动快慢一定第10页，本讲稿共16页想一想想一想:哪一个是同步卫星？哪一个是同步卫星？第11页，本讲稿共16页卫星变轨卫星变轨卫星变轨卫星变轨2.2.低轨低轨低轨低轨 高轨：高轨：高轨：高轨：高高高高轨轨轨轨 低低低低轨：轨：轨：轨：1.1.运行速度运行速度运行速度运行
12、速度 V V低低低低 V V高高高高加速加速加速加速 离心离心离心离心 （重力使速度减小）（重力使速度减小）（重力使速度减小）（重力使速度减小）高轨高轨高轨高轨减速减速减速减速 近心近心近心近心 （重力使速度增大）（重力使速度增大）（重力使速度增大）（重力使速度增大）低轨低轨低轨低轨第12页，本讲稿共16页卫星发射卫星发射第13页，本讲稿共16页思考：近地卫星思考：近地卫星思考：近地卫星思考：近地卫星A A、同步卫星、同步卫星、同步卫星、同步卫星B B和赤道上的物体和赤道上的物体和赤道上的物体和赤道上的物体C C的运动参数比较的运动参数比较的运动参数比较的运动参数比较A AB BC CA A、B B方程：方程：方程：方程：C C方程：方程：方程：方程：方程：方程：方程：方程：r r赤赤赤赤=r=r远远远远 r r r近近近近赤赤赤赤=同同同同 近近近近a a赤赤赤赤 a a同同同同 a a近近近近V V赤赤赤赤 V V同同同同 V V近近近近结论：结论：结论：结论：第14页，本讲稿共16页达到达到第二宇宙速度第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力的物体还受到太阳的引力卫星挣脱地球束缚的最小发射速度卫星挣脱地球束缚的最小发射速度第15页，本讲稿共16页卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度达到第三宇宙速度的物体还受到银河系中心的引力第16页，本讲稿共16页