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1、3.4 3.4 3.4 3.4 人造卫星人造卫星人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度宇宙速度宇宙速度各种各样的卫星各种各样的卫星19571957年年1010月月4 4日，前苏联发射了日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星世界上第一颗人造地球卫星我国在我国在19701970年年4 4月月2020日发射了日发射了第一颗人造地球卫星第一颗人造地球卫星20032003年年1010月月1515日，神州五号日，神州五号载人宇宙飞船发射升空载人宇宙飞船发射升空思考：地面上的物体怎样才能成为人造地球卫星呢？7.9km/sv11.2km/s一、人造卫星1、人造地球卫星：将物体以水平速度从某一高度水平出，当速度增
2、大到某一值时，物体就会绕地球做圆周运动，物体就成为地球的卫星，成为人造地球卫星。人造卫星的向心力由地球对卫星的万有引力提供人造卫星的轨道：圆轨道：地心位于圆轨道的中心椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上人造卫星的轨道人造卫星的轨道注意：人造地球卫星的轨道可以赤道平面重合，也可以与赤道平面成任意夹角。极地轨道极地轨道倾斜轨道倾斜轨道赤道轨道赤道轨道课堂练习：课堂练习：关于人造地球卫星的轨道，下关于人造地球卫星的轨道，下列说法正确的是：列说法正确的是：()A.可能与地球表面上某一纬度线可能与地球表面上某一纬度线(非赤道非赤道)是共面同心圆是共面同心圆B.可能与地球表面上某一经度线所决定的可能与地球表
3、面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆圆是共面同心圆C.可能与地球表面上的赤道线是共面同心可能与地球表面上的赤道线是共面同心圆圆 那么，速度为多大时，物体将不会落回地那么，速度为多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？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基本思路：卫星绕地球做圆周运动的基本思路：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向心力由地球对卫星的万有引力提供这就是人造地球卫星在地面附近这就是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绕地球做匀速圆周运动所必须具有的有的最低发射速度最低发射
4、速度，叫做，叫做第一宇第一宇宙速度宙速度。近地面的卫星的速度是多少呢？近地面的卫星的速度是多少呢？2 2 第二宇宙速度第二宇宙速度(脱离速度脱离速度)V=11.2km/s 3 3 第三宇宙速度第三宇宙速度(逃逸速度逃逸速度)V=16.7km/s（2 2）第一宇宙速度是发射地球）第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速度，是卫星绕地卫星的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。球运行的最大速度。（1 1）第一宇宙速度的大小：）第一宇宙速度的大小：V=7.9km/s V=7.9km/s 1 1 第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度环绕速度)二、宇宙速度二、宇宙速度V1=7.9km/s地球11.2km/sv7
5、.9km/sV3=16.7km/sV2=11.2km/s概念辨析发射速度和运行速度1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。r v（宇宙速度均指发射速度）三、人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道三、人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道的半径的关系的半径的关系1、轨道半径越大，线速度越小。轨道半径越大，线速度越小。2、轨道半径越大，角速度越小。轨道半径越大，角速度越小。3、轨道半径越大，周期越长。轨道半径越大，周期越长。4、轨道半径越大，向心加速度越小。轨道半径越大，向心加速度越小。思考：为什么要想发射一颗80min绕地
6、球一周的卫星是不可能的？提示提示：同学们算算，近地卫星的：同学们算算，近地卫星的周期又是多少呢？周期又是多少呢？四、地球同步卫星四、地球同步卫星 相对于地面静止且相对于地面静止且与地球自转周期相同与地球自转周期相同的卫星的卫星叫地球同步卫星。叫地球同步卫星。1.同步卫星的特点：.运动方向一定：同步卫星的运动方向与地球自转方向一致.周期一定：同步卫星的周期与地球自转的周期相同:T24h.角速度一定：同步卫星的角速度与地球的自转角速度相同.轨道一定：地球同步卫星的实际轨道为赤道平面上离地面高度一定的圆轨道。离地面高度:线速度大小一定:向心加速度大小一定:总结：轨道和地球赤道为共面同心圆；所有地球同
7、步卫星都具有相同的T、r、v、a；所有国家的同步卫星均在同一圆轨道上随地球一起自转。同步轨道同步轨道转移轨道转移轨道停泊轨道停泊轨道结论：2.同步卫星的发射(变轨发射）h0R=6.4x106mT=24hh=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分钟分钟同同步步卫卫星星近近地地卫卫星星五、近地卫星、同步卫星、地球赤道上物体三者比较五、近地卫星、同步卫星、地球赤道上物体三者比较赤道上的物体赤道上的物体h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4
8、106mv=7.9km/sT=84分钟分钟同同步步卫卫星星近近地地卫卫星星月球月球近地卫星、同步卫星、月球三者比较近地卫星、同步卫星、月球三者比较六、人造卫星的超重和失重六、人造卫星的超重和失重1、发射和回收阶段、发射和回收阶段发射发射加速上升加速上升超重超重回收回收减速下降减速下降超重超重2、沿圆轨道正常运行、沿圆轨道正常运行只受重力只受重力a=g完全失重完全失重与重力有关的现象全部消失与重力有关的现象全部消失天平天平弹簧秤测重力弹簧秤测重力液体压强计液体压强计补充：补充：“双星双星”模型模型“双星双星”是由两颗绕着是由两颗绕着共同的中心共同的中心旋转的旋转的星球组星球组成成。它们围绕它们的
9、连线上的某一固定点做。它们围绕它们的连线上的某一固定点做同周同周期期的的匀速圆周运动匀速圆周运动，这种结构称为双星。，这种结构称为双星。1.1.两颗恒星均围绕共同的两颗恒星均围绕共同的旋转中心做旋转中心做匀速圆周运动匀速圆周运动。2.2.两恒星之间两恒星之间万有引力万有引力分分别提供了两恒星的向心力，别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的即两颗恒星受到的向心力向心力大小相等大小相等。3.3.两颗恒星与旋转中心时两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星刻三点共线，即两颗恒星角速度相同，周期相同角速度相同，周期相同。双星运动的特点：双星运动的特点：确定双星的旋转中心：确定双星的旋转中心：质量质量 m m 越大，旋转半径越小，离旋转中心越越大，旋转半径越小，离旋转中心越近近.巩固与练习巩固与练习(2010重庆重庆)月球与地球质量之比约为月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点构成的双星系统，他们都围绕月球连线上某点点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕地球绕O点运动的线速度大小之比约为：点运动的线速度大小之比约为：A.1：6400 B.1：80 C.80：1 D.6400：1 答案：C