第2节 人造卫星 宇宙速度

第2节万有引力的应用一、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。一、人造卫星上天问题：人们能否也能发射一个卫星，象月球一样绕地球运转？要有什么条件？地球牛顿人造卫星原理图ABCDOV0以平抛运动为模型的推理过程一、人造卫星上天牛顿的设想二、宇宙速度人造卫星围绕地球转动时的速度究竟有多大呢？牛顿的设想当时为什么不能实现？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。由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以，rmvrmGm22'rmGv从上式可以看出:,卫星离地心越远，它运行的速度越慢。rv1人造卫星沿圆形轨道绕地球运动时的速度对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：skmsmvRmG/9.7/624111037.61089.51067.61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有的速度，叫做第一宇宙速度。离地面越高速度越小，发射越高的卫星越容易吗？1、第一宇宙速度：V1=7.9km/s（地面附近、匀速圆周运动）V1=7.9km/s发射速度大于7.9km/s卫星做什么运动？如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是椭圆。2、第二宇宙速度：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不在绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。3、第三宇宙速度：如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就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。V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s11.2km/sv7.9km/srmGvmGrT3223rmGrv22rmGrva三、线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：1.测出星球的质量2.人造卫星上天3.预测未知行星海王星、冥王星的发现1、利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达式gRv证明：地球表面的物体所受的重力大约等于万有引力，即：又因为RmGv所以gRv四、例题分析：RRmGgmmGmg222、金星的半径是地球半径的0.95倍，质量是地球的0.82倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？下列说法是否正确？为什么？1、人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。解：由公式可知，和vR2TRGmv线速度将逐渐变大，周期将逐渐将变小。该说法是错误的。五、课堂练习：2、因为高轨道卫星的运行速度小，所以高轨道卫星需要的发射速度也较小。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】有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。4假如一作圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍作圆周运动，则（）A.根据公式v=ωr，可知卫星的线速度将增大到原来的2倍CD5、关于地球同步通讯卫星，下列说法中正确的是[]A.它一定在赤道上空运行B.各国发射的这种卫星轨道半径都一样C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D.它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间AB作业课本P101123456复习创新设计P86－87P88－89例题123及变式第二课时作业课本P10612P107123创新设计P901－7