《人造卫星》.ppt-人教版[整理]

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4πGv 2.韩愈《师说》中“1是故弟子不必不如师，师不必贤于弟子”这句话与荀子《劝学》中的“ 青，取之于蓝，而青于蓝”观点相同。
“露从今夜白，月是故乡明。”故乡是我们每一个人永远的牵挂，故乡的小路上留下了我们太多的回忆，请听5.1班同学的合唱《故乡
的三小,诗路速歌》赏，度析请: 3，年也级的是小朋最友作大好准的备。环绕速度，C 错误；第一宇宙速度 v1＝7.9 km/s，
1．判断正误。
(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是 5.0 km/s。
(√)
(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是 7.9 km/s。( √ )
(3)如果在地面发射卫星的速度大于 11.2 km/s，卫星会永远
离开地球。
(√)
(4)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于
16.7 km/s。
4．发射速度与卫星的轨道关系 (1)当 7.9 km/s≤v 发< 11.2 km/s 时，卫星绕地球做椭圆运动。 (2)当 11.2 km/s≤v 发< 16.7 km/s 时，卫星绕太阳旋转，成为 太阳系一颗“小行星”，或绕其他行星旋转，成为其他行星的一 颗卫星。 (3)当 v 发≥16.7 km/s 时，卫星脱离太阳的引力束缚跑到太阳 系以外的空间中去。
(1)什么是第一宇宙速度？ (2)什么是第二、第三宇宙速度？
提示：(1)第一宇宙速度是卫星在地球附近绕地球做 匀速圆周运动的最大速度。
(2)第二宇宙速度是能够克服地球引力，永远离开地 球的速度；第三宇宙速度是能够挣脱太阳引力束缚，飞 到太阳系外的速度。
[明要点]
—
数值
意义
第一宇 宙速度
_7_.9_km/s
(1)卫星在地球表面附近绕地球做 _匀__速__圆__周__运__动__的速度 (2)人造卫星的最小地面发射速度

2.第二宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需 的最小发射速度，其大小为11.2 km/s.当发射速度7.9 km/s<v0<11.2 km/s时， 飞行器绕地球运行的轨道是椭圆，且在轨道不同点速度大小一般不同. 3.第三宇宙速度 在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外 的最小发射速度，其大小为16.7 km/s.
例2 (多选)第一宇宙速度是物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运 动的速度，则有 A.被发射的物体质量越大，第一宇宙速度越大 B.被发射的物体质量越小，第一宇宙速度越大
√C.第一宇宙速度与被发射物体的质量无关 √D.第一宇宙速度与地球的质量有关
解析 第一宇宙速度 v＝ GRm地，与地球的质量 m 地有关，与被发射物体 的质量无关，故选项 C、D 正确.
总结提升
近地卫星、极地卫星和月球 1.近地卫星：地球表面附近的卫星，r≈R；线速度v≈7.9 km/s、周期T ＝2πvR ≈85 min，分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大速度和最 小周期. 2.极地卫星：轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星，运行时 能到达南北极上空. 3.月球绕地球的公转周期T＝27.3天，月球和地球间的平均距离约38万 千米，大约是地球半径的60倍.
例3 (多选)(2019·佛山一中高一下期中)下列关于同步卫星的说法正确
的是
√A.一定位于赤道正上空
B.为了避免相撞，应该与其他国家的同步卫星在不同的轨道上运行
C.发射速度小于7.9 km/s
√D.运行速度小于7.9 km/s
解析 同步卫星定点在地球赤道上空某处，距地面的高度相同，即所 有的同步卫星在同一轨道上，周期都与地球自转周期相同，故A正确， B错误； 卫星发射速度在7.9 km/s到11.2 km/s之间，故C错误； 卫星运动的轨道半径越小，运行的速度越大，当轨道半径接近地球半 径R时运行速度最大，为第一宇宙速度7.9 km/s，同步卫星的轨道半径 大于地球的半径，故同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度7.9 km/s， 故D正确.

2019年1月3日，“嫦娥 四号”探测器实现了人类首 次月球背面软着陆……
看到中国航天事业取得的这些成就，你想说些什么？
中国航天事业的发展日新月异， 我为祖国感到骄傲，我要好好学习， 将来为祖国的建设贡献自己的一份 力量。
查找资料，了解更多的航天故事、航天成就吧！
神舟七号，实现了中国
天宫一号是中国
华民族很久以来的人飞上 天、车走空中的奇妙想象。 策马扬鞭再奋蹄
九天揽月：揽，采摘。 到天的最高处去摘月。常 形容壮志豪情。本课指中 华民族很久以来的人飞上 天、车走空中的奇妙想象。
造句：科技的飞速发展使人类能够上九 天揽月，下五洋捉鳖，科技成就让我们叹为 观止。
先驱：指在思想上和行为上走在前端的 人。本课指为整个人类向未知世界探索的进 程作出了，在千百年的岁月流传之中， 不断地尝试实现自己的美好愿望。
炎黄子孙的激情和想象力，以及一代代人 的尝试。
万户那种勇于实践的探索精神，极大 地震撼和鼓舞着人们。数百年来，坚定而 执着的炎黄子孙，在实现飞天梦的过程 中，遭受了无数失败，付出了惨重代价， 但是，始终没有放弃飞离地球的努力。
探索精神以及坚定而执着的追求。
毛泽东主席在苏联第一颗人造卫星上 天之后的第二年—1958年，庄重地表示： 我们也要搞人造卫星……
1992年9月21日，党中央决定实施载 人航天工程……
领导人重视以及党中央的英明决策。
让我们一起来聆 听这穿越苍穹的 《东方红》乐曲！
一百一十多个单位直接承担了研制、建设 和发射任务。经过广大科技人员、工人和解放 军官兵十余年的不懈努力……“神舟五号”飞 船被送上太空。
拓展延伸
月亮“别称”知多少 银钩 玉钩 琼钩 玉帘钩 玉弓 弓月 明弓 金轮 玉轮 银盘 玉盘 金镜 玉镜 冰镜 水镜

运动，下列说法正确的是( BC )
A．“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道Ⅰ上运 动时速度大小可能变化 B．“嫦娥三号”在距离月面高度100 km的圆轨道Ⅰ上运动 的周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动的圆期 C．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的加速度一 定大于经过P点时的加速度 D．“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的速率可能 小于经过P点时的速率
速度
C．卫星在椭圆轨道2上的近地点Q的速度一定大于7.9 km/s，
而在远地点P的速度一定小于7.9 km/s
D．卫星在椭圆轨道2上经过P点时的加速度等于它在圆轨道3
上经过P点时的加速度
作业
（多选）2015年7月25日我国采用“一箭双星”方式成功发 射了第18、19颗北斗卫星，标志着我国自行研制的北斗卫星 导航系统(CNSS)向2020年全球覆盖的建设目标迈出坚实一 步．据悉我国于2012年10月25日发射了定点于地球静止轨道 上的第十六颗北斗卫星“北斗-G6”，已经实现了北斗导航
例题
B 关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是 ( )
A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有 相同的周期 B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有 相同的速率 C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径 有可能不同 D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面 一定会重合
例题
有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球
一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步
卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星
的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则
C 下列关于卫星的说法中正确的是 (

处飞行过程中，发
现A、B两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测
得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是（ AD ）
A．天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比
B．两颗卫星的线速度一定相等
C．天体A、B的质量一定相等
D．天体A、B的密度一定相等
6．我国发射的“亚洲一号”地球同步通信卫星的质量 为1.24 t，在某一确定的轨道上运行.下列说法中正确的 是（ B ） A．它定点在北京正上方太空，所以我国可以利用它进行电 视转播 B．它的轨道平面一定与赤道平面重合
Main Idea
人造 卫星
一、人造卫星
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 面上，它将围绕地球旋 转，成为一颗绕地球运
动的人造地球卫星。简
称人造卫星。
Main Idea
1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基 在一篇名为《天地幻想和全球引力效应》的 论文中率先提出了制造人造卫星的设想。 1957年10月4日，苏联将第一颗人造卫星送 入环绕地球的轨道。此后，数以千计的人造 卫星、空间站，被相继发射进入轨道，用于
3. 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的 轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火卫 二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比( AC ) A．火卫一距火星表面较近 B．火卫二的角速度较大
C．火卫一的运动速度较大
D．火卫二的向心加速度较大
4．某同学通过直播得知“神舟”六号在圆轨道上运转 一圈的时间小于24小时，由此他将其与同步卫星进行比 较而得出以下结论，其中正确的是（ AD ） A.“神舟”六号运行的向心加速度大于同步卫星的 向心加速度 B.“神舟”六号在圆轨道上的运行速率小于同步卫 星的速率 C.“神舟”六号在圆轨道上的运行角速度小于同步 卫星的角速度 D.“神舟”六号运行时离地面的高度小于同步卫星 的高度

4．梦想成真． 1957 年 10 月，苏联成功发射了第一颗人造地球卫星． 1969 年 7 月，美国“阿波罗 11 号”登上月球． 2003 年 10 月 15 日，我国航天员杨利伟踏入太空． 2010 年 10 月 1 日，我国的“嫦娥二号”探月卫星发 射成功． 2013 年 6 月 11 日，我国的“神舟十号”飞船发射成 功．
结合选项 C 知选项 D 错误．本题正确选项为 A、B、 C.
答案：ABC
2．(多选)三颗人造地球卫星 A、B、C 绕地球做匀速 圆周运动，如图所示，已知 mA＝mB＜mC，则对于三颗卫 星，正确的是( )
A．运行线速度关系为 vA＞vB＝vC B．运行周期关系为 TA＜TB＝TC
C．向心力大小关系为 FA＝FB＜FC D．半径与周期关系为RT2A3A＝RT2B3B＝RT2C3C 解析：由 GMr2m＝mvr2得 v＝ GrM，所以 vA＞vB＝
1.第一宇宙速度的理解. 2.人造卫星的线速度、角 速度、周期与半径的关 系.
知识点 宇宙航行
提炼知识 1．牛顿的“卫星设想”． 如图所示，当物体的初速度足够大时， 它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为 一颗绕地球转动的人造卫星．
2．原理． 一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周 运动，向心力由地球对它的万有引力提供，即 GMr2m＝_m_v_r2，
1．人造卫星的 an、v、ω、T 由地球的质量 M 和卫星 的轨道半径 r 决定，当 r 确定后，卫星的 an、v、ω、T 便 确定了，与卫星的质量、形状等因素无关，当人造卫星的 轨道半径 r 发生变化时，其 an、v、ω、T 都会随之改变．
2．在处理人造卫星的 an、v、ω、T 与半径 r 的关系 问题时，常用公式“gR2＝GM”来替换出地球的质量 M， 会使问题解决起来更方便．

A:F1=F2>F3
B:a1=a2>a3
C:v1=v2>v3
D:ϖ1=ϖ3＜ϖ2
谢谢!
近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行参量比较问题
近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题
近、同：Fn=F万；赤：Fn=F万-F支(Fn≠F万)； ①近地卫星与同步卫星： “高轨低速长周期”：
r同>r近； a、v、w：近>同； T：近<同；
② 同步卫星与赤道上物体： “同轴转动模型”： r同>r赤； T同＝T物=24h(w相同)； a、v：同>赤 ③ 三类卫星匀速圆周运动的比较: r同>r近＝r物; T近<T同＝T物=24h(w同＝w物<w近) V近>V同>V物； a近>a同>a物；(Fn近>Fn同>Fn物)(F万物=F万近>F万同)
二、பைடு நூலகம்动装置：
同轴传动
特点
规律
A、B两点在同轴的一 个圆盘上
装置
角速度、周期相同、 转动方向相同
由υ=rω得：r越大，υ越大； 由a=rω2得：r越大，a越大
例题、(多)地球赤道上有一物体a随地球的自转而做圆周运动，所
需的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ϖ1； 绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星b所需的向心力为F2，向心 加速度为a2，线速度为v2，角速度为ϖ2； 地球同步卫星c所需的向心力F3，向心加速度为a3，线速度为v3， 角速度为ϖ3；假设三者质量相等,则错误的是（ ）ABC
同步 卫星
赤道上 的物体
近地 卫星
一、人造地球卫星的轨道基本物理量求解：
人造卫星做匀速圆周运动：万有引力提供向心力

3、同步卫星只有一个轨道，且这个轨道一定在赤道的上
空。轨道高度按下式来计算：
= GMm
(R+h)2
m 4π2 T2
(R+h)
GMm mg≈
R2
3
h = GMT2 －R=3.56×107m
4π2
3
= h R2gT2 －R
4π2
4、同步卫星的运行速度：V=ω(R+h) = 2π (R+h)=3.1km/s
2、角速度随轨道半径的关系：
GMm = mω2r
r2
ω=
GM r3
可见：卫星绕行的角速度随轨道半径增大而减小。
3、周期随轨道半径的关系：
= GMm
r2
m 4π2 T2
r
= T
4π2r3
GM
可见：卫星绕行的周期随轨道半径增大而增大。
三、宇宙速度
1、第一宇宙速度
(1)推导：设地球和卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为 r，卫星 运动的速度为V.
解：虽然距地面高的卫星运行速度比靠近地面的卫星运行 速度小，但是，向高轨道发射卫星却比向低轨道发射卫星 要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的 引力做更多的功，所以高轨道卫星需要的发射速度比低轨 道卫星的发射速度大。该说法是错误的。
3、金星的半径是地球半径的0.95倍，质量是地球的0.82倍，
二.人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系
基本思路：把卫星围绕地球的运动看成是一种匀速圆周运动，则所受的引 力充当其作圆周运动的向心力。
二.人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系
1、线速度随轨道半径的关系：
GMm = mV2
r2

第四章
曲线运动
万有引力定律
(2)人造地球卫星的最小发射速度等于 近地卫星的运行速度，此时发射卫星 的动能全部作为绕行的动能而不需要 转化为重力势能．此速度即为第一宇 宙速度，此时v发射＝v环绕，即第一宇 宙速度也等于最大环绕速度．
第四章
曲线运动
万有引力定律
2．两种周期——自转周期和公转周期 自转周期是天体绕自身某轴线转动一 周的时间，公转周期是卫星绕中心天 体做圆周运动－周的时间．一般情况 下天体的自转周期和公转周期是不等 的，如：地球自转周期为24小时，公 转周期为365天．但也有相等的，如 月
2
第四章
曲线运动
万有引力定律
二、万有引力定律的应用 1．处理方法 把天体(或人造卫星)的运动看成匀速 圆周运动，其所需向心力由万有引力 提供． 2．解决天体圆周运动问题的两条思路
第四章
曲线运动
万有引力定律
(1)在地面附近万有引力近似等于物体 Mm 的重力，F 万＝mg 即 G 2 ＝mg，整理 R 得 GM＝gR .
曲线运动
万有引力定律
三、三种宇宙速度 宇宙速 数值 意义 度 (km/s) 这是卫星绕地球做圆 周运动的最小发射速 第一宇 度，若7.9 7.9 地球 宙速度 m/s≤v<11.2 km/s， 物体绕_______运行 (环绕速度)
第四章
曲线运动
万有引力定律
宇宙速 度
数值 (km/s)
意义
这是物体挣脱地球引力
2
第四章
曲线运动
万有引力定律
(2)天体运动都可以近似地看成匀速圆 周运动，其向心力由万有引力提供，即 F 万＝F 向． 一般有以下几种表述形式： Mm v ①G 2 ＝ m r r

1.确定人造地球卫星之运行轨迹 地球质量为M， 卫星质量为m ， 初始位置： 速度： y = R + h, x = 0
* *
y
(0, R+ h)
R
α
v0
p( x, y)
x
O
& & x0 = v0 cosα, y0 = v0 sinα
由Newton引力定律，建立卫星运行模型
r F=F
x x +y
2 2
& x0 = v0 cosα x = 0 t = 0, & y = R + h, y0 = v0 sinα 解：用首次积分法解方程组 d y dx ( 2) x − (1) y x 2 − y 2 = 0 dt dt d dy dx 由此有 x − y ≡0 dt dt dt dy dx 积分得首次积分 x − y =)
dx dy (1) + ( 2) dt dt dx dy −GMx GMy 2 2 dx d x dy d y dt − dt + = 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 dt dt dt dt (x + y ) (x + y ) 1 dx 2 dy 2 d d GM + = dt 2 dt dt dt x2 + y2 12 ( ) 2GM dx dy ∴积分得 + = + c2 1 dt dt ( x2 + y2 ) 2
v0 =
GM R+h
• 故知，距地面高度不同，在圆形轨道上的速度就不同， 要使卫星与地球同步，从角速度来讲，必须（最为）合 适。 • 要求卫星的角速度与地球相同