人造卫星宇宙速度

人造卫星宇宙速度主讲人：杨雪明1、人造地球卫星的发射原理问题2：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们落地点相同吗？问题1：地面上的物体是怎样发射到高空而成为一颗人造地球卫星的呢？300多年前，牛顿提出设想2、宇宙速度问题2：对于靠近地面运行的人造卫星，它绕地球运行的速率是多少？（地球质量为5.89×1024kg，地球半径为6.37×106m）解：V1=√GM/R=√6.67×10-11×5.89×1024/6.37×106m/s=7.9km/s2、宇宙速度问题3：由于第一宇宙速度是卫星在地面附近绕行的速度，能否可以根据地面附近的重力加速度来推导？2、宇宙速度[引导]卫星绕地球表面运行的解题思路：F引=F向且F引≈mg故有：F向≈mg即mv2/R=mgV=√gR=√9.8×6.37×106m/s=7.9km/s2、宇宙速度这个速度就是人造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，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。V1=7.9km/s2、宇宙速度问题4：如果卫星进入地面附近轨道速度大于7.9km/s，此时卫星轨道又是如何呢？2、宇宙速度问题5：如果卫星进入地面附近轨道速度大于11.2km/s，此时卫星轨道又是如何呢？当卫星的速度等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，这个速度叫做第二宇宙速度，也叫脱离速度。V2=11.2km/s达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力2、宇宙速度当卫星的速度等于或大于16.7km/s时，卫星就会挣脱太阳的束缚，这个速度叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。V3=16.7km/s2、宇宙速度问题6：人造卫星运行的速率与它的轨道半径有什么关系？根据：F引=F向GMm/r2=mv2/r得：v=√GM/r（M为地球的质量；r为卫星轨道半径）结论：r越小，线速度v越大，反之，r越大，v越小2、宇宙速度问题7：距地面越高的卫星运转速率越小。那么向高轨道发射卫星困难，还是向低轨道发射卫星困难呢？2、宇宙速度[讨论]（1）第一宇宙速度是卫星绕地球的最大速度？（2）第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度？巩固练习1、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是：A、半径越大，速度越小，周期越小B、半径越大，速度越小，周期越大C、所有卫星的速度均是相同的，与半径无关D、所有卫星的角速度都相同，与半径无关B2、关于第一宇宙速度，下面说法正确的是：A、它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B、它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C、它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D、它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度BC3、关于地球同步卫星，下列说法正确的是：A、地球同步卫星和地球自转同步，因此同步卫星的高度和速度是一定的。B、地球同步卫星的角速度虽被确定，但高度和速度可以选择，高度增加，速度增大，高度降低，速度减小。C、地球同步卫星只能在定点的赤道上空，相对地面静止不动D、以上说法都不正确AC4、在某行星表面以初速度v0竖直上抛一物体，它上升的最大高度为H，已知该行星的半径为R，此行星的第一宇宙速度为多大？解：根据v02=2gH得：g=√v02/2H第一宇宙速度：v=√gR=v0√R/2H思考：宇航员坐在人造飞船里，当飞船在发射过程中人为什么会产生超重现象？当飞船绕地球做匀速圆周运动时又为什么会产生完全失重现象？小结：1、第一宇宙速度v1=7.9km/s2、第二宇宙速度v2=11.2km/s3、第三宇宙速度v3=16.7km/s板书：人造卫星宇宙速度卫星绕行速度v=√GM/r（F引=F向）宇宙速度第一宇宙速度推导v=√GM/R（F引=F向）V=√gR（F向=F引≈mg）V1=7.9km/s卫星绕地球运行的最大速度发射卫星的最小速度第二宇宙速度v2=11.2km/s（脱离速度）第三宇宙速度v3=16.7km/s（逃逸速度）作业：P110练习二（4）、（5）、（6）、（7）5、在环绕地球运行的宇宙飞船的实验舱内，下面几项实验中可以正常进行测量的是：A、用天平称物体的质量B、用弹簧秤称物体的重力C、上紧闹钟上的发条D、用体温计测宇航员的体温CD