2018-2019學(xué)年高考物理 主題一 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力定律 第三章 萬(wàn)有引力定律 1.3.4 人造衛(wèi)星 宇宙速度課件 教科版.ppt

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1、1.3.4 人造衛(wèi)星 宇宙速度,一、人造衛(wèi)星 [觀(guān)圖助學(xué)],我國(guó)宇航員翟志剛在太空中離開(kāi)飛船后而不落回地面，是否是由于宇航員不再受到地球的引力作用？ 答案 不是。宇航員在太空中離開(kāi)飛船后，依然繞地球運(yùn)動(dòng)，受到地球的引力提供向心力。,1.衛(wèi)星是一些_______的或_______的在太空中繞行星運(yùn)動(dòng)的物體。 2.1895年，_______宇航先驅(qū)齊奧爾科夫斯基在《天地幻想和天球引力效應(yīng)》論文中，率先提出制造_______________的設(shè)想。 3.1957年10月4日_______成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。 [理解概念] 判斷下列說(shuō)法的正誤。 (1)發(fā)射人造地球衛(wèi)星需要足夠大的速度。(

2、) (2)衛(wèi)星繞地球運(yùn)行不需要力的作用。( ) (3)衛(wèi)星的運(yùn)行速度隨軌道半徑的增大而增大。( ),自然,人工,俄國(guó),人造地球衛(wèi)星,蘇聯(lián),√,,,二、宇宙速度 [觀(guān)圖助學(xué)] 在一部叫《光速俠》的電影中，有一個(gè)叫Daniel Light的家伙，他擁有以光速奔跑的能力。根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)分析，如果“光速俠”要以光速?gòu)募~約跑到洛杉磯救人，可能實(shí)現(xiàn)嗎？,答案 不可能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)人或物體的速度達(dá)到第二宇宙速度時(shí)，會(huì)脫離地球，到達(dá)外太空，即在地表運(yùn)動(dòng)的速度不能超過(guò)第一宇宙速度7.9 km/s。,三個(gè)宇宙速度,7.9,11.2,16.7,勻速圓周,地球,太陽(yáng),最小,[理解概念] 判斷下列說(shuō)法的正誤。 (1)第

3、一宇宙速度是能使衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小發(fā)射速度。( ) (2)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s。( ) (3)第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度。( ),√,,,人造地球衛(wèi)星,[觀(guān)察探究] 地球上空分布著許多的同步衛(wèi)星，在地面上的人看來(lái)，始終靜止不動(dòng)，請(qǐng)思考：,(1)這些同步衛(wèi)星是否就真的靜止不動(dòng)呢？ (2)這些同步衛(wèi)星有什么共同的特點(diǎn)呢？ 答案 (1)這些同步衛(wèi)星都在繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球的萬(wàn)有引力提供向心力。(2)衛(wèi)星相對(duì)于地面靜止，因此衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期一定等于地球自轉(zhuǎn)的周期。,[探究歸納] 1.人造衛(wèi)星的軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由地

4、球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供向心力。因此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心必與地心重合，而這樣的軌道有多種，其中比較特殊的有與赤道共面的赤道軌道和通過(guò)兩極點(diǎn)上空的極地軌道。當(dāng)然也存在著與赤道平面呈某一角度的圓軌道。,人造地球衛(wèi)星的三種軌道,3.地球同步衛(wèi)星 (1)概念：相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，叫做地球同步衛(wèi)星。 (2)特點(diǎn) ①確定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：和地球自轉(zhuǎn)方向一致； ②確定的周期：和地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24 h； ③確定的角速度：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度； ④確定的軌道平面：所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方，其軌道平面必須與赤道平面重合； ⑤確定的高度：離地面高度固定不變(3.6104 k

5、m)； ⑥確定的環(huán)繞速率：線(xiàn)速度大小一定(3.1103 m/s)。,[試題案例] [例1] (2018云南宣威市四中高一下期末)(多選)如圖1所示，a、b是兩顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，它們距地面的高度分別是R和2R(R為地球半徑)。下列說(shuō)法中正確的是( ),圖1,答案 CD,[針對(duì)訓(xùn)練1] (多選)我國(guó)“中星11號(hào)”商業(yè)通信衛(wèi)星是一顆同步衛(wèi)星，它定點(diǎn)于東經(jīng)98.2度的赤道上空，關(guān)于這顆衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是( ) A.運(yùn)行速度大于7.9 km/s B.離地面高度一定，相對(duì)地面靜止 C.繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大 D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等,答案

6、BC,[觀(guān)察探究] 發(fā)射衛(wèi)星，要有足夠大的速度才行，請(qǐng)思考：,宇宙速度及其理解,(1)在不同高度的所有衛(wèi)星中，哪個(gè)高度的所有衛(wèi)星最容易發(fā)射？ (2)不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的決定因素是什么？,(1)“最小發(fā)射速度”：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難，因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊Α＝剀壍朗侨嗽煨l(wèi)星的最低運(yùn)行軌道，而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。,2.第二宇宙速度 人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度越大，衛(wèi)星最終運(yùn)行時(shí)離地球就越遠(yuǎn)。當(dāng)衛(wèi)星的發(fā)射速度達(dá)到或超過(guò)11.2 km/s時(shí)，衛(wèi)星將脫離地球的束縛，成為太陽(yáng)系中的“人造行星”，1

7、1.2 km/s稱(chēng)為人造衛(wèi)星的第二宇宙速度。 3.第三宇宙速度 當(dāng)衛(wèi)星的發(fā)射速度達(dá)到或超過(guò)16.7 km/s時(shí)，衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。,[試題案例] [例2] 宇航員站在某星球表面，從高h(yuǎn)處以初速度v0水平拋出一個(gè)小球，小球落到星球表面時(shí)，與拋出點(diǎn)的水平距離是x，已知該星球的半徑為R，引力常量為G，求： (1)該星球的質(zhì)量M； (2)該星球的第一宇宙速度。 【思維導(dǎo)圖】,[針對(duì)訓(xùn)練2] (2018山西太原市高一下期末)2018年2月，我國(guó)首顆電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”在酒泉衛(wèi)生發(fā)射中心成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)地震監(jiān)測(cè)和地球物理探測(cè)正式邁入太空。衛(wèi)星質(zhì)量約為730 kg，運(yùn)行

8、的高度為500 km，通過(guò)兩極的太陽(yáng)同步軌道，對(duì)同一地點(diǎn)的重訪(fǎng)周期為5天。下列說(shuō)法正確的是( ) A.“張衡一號(hào)”繞地球運(yùn)行的速度大于第一宇宙速度 B.“張衡一號(hào)”繞地球運(yùn)行的周期為5天 C.“張衡一號(hào)”的加速度小于地面的重力加速度 D.“張衡一號(hào)”的軌道平面與地球赤道平面共面,答案 C,分析衛(wèi)星變軌問(wèn)題,【針對(duì)練習(xí)】 如圖2所示，一顆人造衛(wèi)星原來(lái)在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是( ),A.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同 B.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同 C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度 D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同的速度,圖2,解析 衛(wèi)星在軌道1運(yùn)行到P點(diǎn)時(shí)需要加速才能進(jìn)入軌道2運(yùn)行，因此衛(wèi)星在兩軌道的P點(diǎn)時(shí)速度不同，但所受力相同，加速度相同；衛(wèi)星在軌道1運(yùn)行時(shí)在不同位置所受萬(wàn)有引力大小、方向均不同，則加速度也不同；衛(wèi)星在軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在不同位置速度方向不同，只有選項(xiàng)B正確。 答案 B,