人造衛(wèi)星宇宙速度.ppt

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理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,應(yīng)用創(chuàng)新演練,第4節(jié),,,,,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,,考向二,,,第三章,,考向一,,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,考向三,1.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的向心力是由地球?qū)πl(wèi) 星的萬(wàn)有引力提供，其軌道的 圓心與地心重合。 2．人造地球衛(wèi)星在不同的軌道 上線速度不同，第一宇宙速度v＝7.9 km/s是衛(wèi)星繞 地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度。 3．同步衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、軌道、向心加 速度均是一定的。,[自學(xué)教材],1．衛(wèi)星的發(fā)射 地球?qū)χ車奈矬w有引力作用，因而拋出的物體要落回地面。當(dāng)物體速度足夠大時(shí)，它將永遠(yuǎn)不會(huì)落回到地面上來(lái)，而是圍繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。它的向心力是由地球?qū)λ? 來(lái)充當(dāng)?shù)摹?萬(wàn)有引力,重點(diǎn)詮釋,1．地球衛(wèi)星的軌道 (1)衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道可以是橢圓軌道，也可以是圓軌道。 (2)衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，地心是橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)，其周期和半長(zhǎng)軸的關(guān)系遵循開(kāi)普勒第三定律。 (3)衛(wèi)星繞地球沿圓軌道運(yùn)行時(shí)，由于地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供了衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，而萬(wàn)有引力指向地心，所以，地心必須是衛(wèi)星圓軌道的圓心。,2．三類人造地球衛(wèi)星軌道 (1)赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道所在 平面上，衛(wèi)星始終處于赤道上方。 (2)極地軌道，衛(wèi)星軌道平面與赤道 平面垂直，衛(wèi)星經(jīng)過(guò)兩極上空。 (3)一般軌道，衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。如圖 3－4－1所示。,圖3－4－1,3．衛(wèi)星的種類 衛(wèi)星的種類主要是按衛(wèi)星有什么樣的功能來(lái)進(jìn)行命名的。主要有偵察衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、地球資源勘測(cè)衛(wèi)星、科學(xué)研究衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星和測(cè)地衛(wèi)星等。 4．同步衛(wèi)星 地球同步衛(wèi)星是指在赤道平面內(nèi)，以和地球自轉(zhuǎn)角速度相同的角速度繞地球運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，同步衛(wèi)星又叫通訊衛(wèi)星。同步衛(wèi)星有以下幾個(gè)特點(diǎn)：,,1．下列關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說(shuō)法中正確的是 ( ) A．為避免通訊衛(wèi)星在軌道上相撞，應(yīng)使它們運(yùn)行在不 同的軌道上 B．通訊衛(wèi)星定點(diǎn)在地球赤道上空某處，所有通訊衛(wèi)星 的周期都是24 h C．不同國(guó)家發(fā)射通訊衛(wèi)星的地點(diǎn)不同，這些衛(wèi)星的軌 道不一定在同一平面上 D．不同通訊衛(wèi)星運(yùn)行的線速度大小是相同的，加速度 的大小也是相同的,答案：BD,1．第一宇宙速度 使衛(wèi)星能環(huán)繞地球運(yùn)行所需的 發(fā)射速度，其大小為v1＝ ，又稱環(huán)繞速度。 2．第二宇宙速度 使人造衛(wèi)星脫離 的引力束縛，不再繞 運(yùn)行，從 表面發(fā)射所需的最小速度，其大小為v2＝ ，又稱脫離速度。,7.9 km/s,地球,地球,地球,11.2 km/s,最小,3．第三宇宙速度 使物體脫離太陽(yáng)的束縛而飛離太陽(yáng)系，從地球表面發(fā)射所需的最小速度，其大小為v3＝ ，也叫逃逸速度。,16.7 km/s,重點(diǎn)詮釋,3．三種宇宙速度的對(duì)比 以地球?yàn)槔?，三種宇宙速度和相應(yīng)軌 道間的關(guān)系如圖3－4－2所示。當(dāng)衛(wèi)星在 地面附近做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)行速度即為 第一宇宙速度7.9 km/s；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介于7.9～11.2 km/s之間，則衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度介于11.2～16.7 km/s之間，,圖3－4－2,則衛(wèi)星沿橢圓軌道飛離地球，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星；當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)地面附近時(shí)，其速度超過(guò)16.7 km/s，則衛(wèi)星能飛出太陽(yáng)系成為太陽(yáng)系外的衛(wèi)星。三種宇宙速度是指衛(wèi)星發(fā)射的速度，而不是在軌道上的運(yùn)行速度。,2．關(guān)于第一宇宙速度，下面說(shuō)法正確的是 ( ) A．它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 B．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度 C．它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D．它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度 解析：第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。離地越遠(yuǎn)，速度越小。衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，在近地點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明近地點(diǎn)的速度大于環(huán)繞速度。 答案：BC,[答案] B,[借題發(fā)揮] 對(duì)于任何天體，計(jì)算其近地衛(wèi)星環(huán)繞速度時(shí)，都是根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力的思路，近地衛(wèi)星的軌道半徑等于中心天體的半徑，由牛頓第二定律列式計(jì)算。 (1)如果知道天體的質(zhì)量和半徑，可直接列式計(jì)算。 (2)如果不知道天體的質(zhì)量和半徑的具體大小，但知道該天體與地球的質(zhì)量、半徑關(guān)系，可分別列出天體與地球近地衛(wèi)星環(huán)繞速度的表達(dá)式，用比例法進(jìn)行計(jì)算。,答案：C,[例2] 高度不同的三顆人造衛(wèi)星，某一瞬間的位置恰好與地心在同一條直線上，如圖3－4－3所示，則此時(shí)它們的線速度大小、角速度大小、周期和向心加速度的大小比較為 ( ),A．ω1＞ω2＞ω3 B．v1＜v2＜v3 C．T1＝T2＝T3 D．a(chǎn)1＞a2＞a3,圖3－4－3,[答案] B,2．火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌 道近似為圓，已知火衛(wèi)一的周期為7小時(shí)39分，火衛(wèi)二的周期為30小時(shí)18分，則兩顆衛(wèi)星相比 ( ) A．火衛(wèi)一距火星表面較近 B．火衛(wèi)二的角速度較大 C．火衛(wèi)一的運(yùn)行速度較大 D．火衛(wèi)二的向心加速度較大,答案：AC,[例3] 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi) 星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點(diǎn)火，使其沿 橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送 入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌 道2、3相切于P點(diǎn)，如圖3－4－4所示。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是 ( ),圖3－4－4,A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大小 D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大小等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度大小 [思路點(diǎn)撥] 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)衛(wèi)星在不同圓形軌道上的速率、角速度與軌道半徑有關(guān)。 (2)衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力為衛(wèi)星的合外力，產(chǎn)生衛(wèi)星的加速度。,[答案] BD,[借題發(fā)揮] (1)衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，一旦軌道確定了，其半徑、加速度、線速度、角速度以及周期將全部確定。 (2)衛(wèi)星變軌前后的穩(wěn)定狀態(tài)下的問(wèn)題與常規(guī)的人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題可以進(jìn)行類比。,答案：B,[隨堂基礎(chǔ)鞏固],點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入,[課時(shí)跟蹤訓(xùn)練],點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入,