建立模型卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路

李小英复习回顾：1、万有引力定律的两种应用:2、处理匀速圆周运动问题的关键向心力的来源3、地球为什么绕太阳运动？太阳对地球的万有引力提供了地球做圆周运动的向心力2MmGmgrrTmrmrvmmarMmGn2222)2(4、月球为什么绕地球运动？地球对月球的万有引力提供了月球做圆周运动的向心力一、300多年前牛顿的设想牛顿就曾设想,从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,则落点一次比一次远,如不计空气的阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上来,而围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星了.1、牛顿对人造卫星原理的描绘。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？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向心力由地球对卫星的万有引力提供思考:这个速度至少多大？请你用学过的知识推出:卫星在轨道上运动速度的表达式。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。近地卫星：轨道半径r近似等于地球半径Rr≈RskmsmvRGM/9.7/624111037.61089.51067.6GMmr2=mv2rv=GMr一、宇宙速度1、第一宇宙速度（环绕速度）7.9km/GMvsR==是卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度——第一宇宙速度大小：注意：V=7.9km/s是最大环绕速度（）v=GMr又是最小发射速度二、宇宙速度2、第二宇宙速度大小：v=11.2km/s意义：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫脱离速度。注意：发射速度7.9km/sv11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；v≧11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。二、宇宙速度3、第三宇宙速度大小：v=16.7km/s意义：以这速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外，也叫逃逸速度。注意：发射速度11.2km/sv16.7km/s，卫星绕太阳运行，成为一颗人造行星。发射速度v≧16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。1、第一宇宙速度（环绕速度）:就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度V=7.9km/s，若7.9km/sv11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是椭圆.(最大环绕速度,最小发射速度)2、第二宇宙速度（脱离速度）：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星克服地球的引力，永远离开地球。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的还受到太阳的引力。3、第三宇宙速度（逃逸速度）：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。指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度V运行V发射指被发射物体离开地面时的水平初速度运行速度：发射速度：讨论：某人造地球卫星距地面高h，绕地球做匀速圆周运动。地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G。请用h、R、G、M表示卫星的周期T、线速度V、角速度ω、向心加速度an高轨道上运行的卫星，线速度小、角速度小，向心加速度小，周期长。（1）线速度、角速度和周期与轨道半径的关系呢？线速率：hRGMv角速度：3)(hRGM周期：GMhRT3)(2向心加速度2)(hRGManhRvmhRMmG22)()()(22hRmhRMmGnmahRMmG2)()()2()(22hRTmhRMmG提示：同学们算算，近地卫星的周期（最小周期）又是多少呢？min8.841007.5109.710640014.32333s思考：我们能否发射一颗周期为70min的卫星呢？不能！！vRT2所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。人造地球卫星的运行轨道相对于地面静止且与地球自转同步的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。对于同步卫星的发射及轨道定位有什么要求呢，怎样才能保持与地球同步呢？地球同步卫星：同步卫星同步卫星有以下几个特点：同步卫星的高度：（1）周期一定T=24h（2）在赤道平面内（3）高度一定（Ｒ＋ｈ）解得高度：ｈ＝km-G例3：关于地球同步卫星，下列说法正确的是（）A.它的运行速度小于7.9km/sB.它的运行速度大于7.9km/sC.它的周期是24h，且轨道平面于赤道平面重D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的ACD1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星1970年4月20日我国发射了第一颗人造地球卫星世界航天及中国航天划时代标志：2003年10月15日，神州五号载人宇宙飞船发射升空把中国第一位航天员杨利伟送入太空2007年9月24日，“嫦娥一号”探月卫星发射升空，实现了中华民族千年奔月的梦想2008年9月27日，“神州七号”载人飞船实现了我国首次太空出舱的梦想“2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消息，近似地把飞船从发射到降落的全部运动看做绕地球的匀速圆周运动。（已知地球的质量为M=6.0×1024kg，地球的半径R=6400km）。试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度=264km解：周期T约1时30分由G（Ｒ＋ｈ）解得高度：ｈ＝RGMT3224“嫦娥一号”卫星在距月球表面200公里、周期127分钟的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动。已知月球半径约为1700km，引力常量Nm2/kg2，忽略地球对“嫦娥一号”的引力作用。试求“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动的线速度？111067.6G解:由得v=1.57km/smThRv6012710)1700200(14.32)(231、宇宙速度7.9km/s11.2km/s16.7km/s第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是在轨道上运行的最大速度2、人造地球卫星3、同步卫星定点在赤道上空，周期T、高度h、线速度v一定。T=24hh=36000kmv=3.1km/s4、梦想成真（1）世界的成就（2）中国的成就小结问题与探究：1.收集资料，认识地球同步卫星的发射、变轨和应用。2.收集资料，“嫦娥一号的发射、变轨以及“嫦娥工程”的后期计划。3.我国航天事业的前景相信通过同学们努力学习，一定会为我国的航天事业贡献一份力量！