資源簡介

(共18張PPT)
3.4 人造衛星 宇宙
學習目標
1、了解人造地球衛星，掌握衛星的運動規律；
2、知道三個宇宙速度，能計算第一宇宙速度；
3、知道同步衛星特點，會計算同步軌道高度。
牛頓的設想
思考：
地面上的物體，怎樣才能成為人造地球衛星呢？
齊奧爾科夫斯基
“宇宙航行之父”
錢學森
“中國導彈之父”
衛星發射原理
討論交流
思考：
若衛星繞地球做圓周運動，你知道向心力來源嗎？衛星的軌道有什么特點呢？
討論交流
思考：
比較低軌道衛星和高軌道衛星的向心加速度、線速度、角速度和周期的大小。
討論交流
思考：
根據牛頓的設想，物體初速度達到多大時就可以成為一顆人造衛星呢？
計算方法一
計算方法二
近地衛星
討論：軌道越高的衛星，發射越容易還是越困難呢？
第一宇宙速度
思考：
什么是第一宇宙速度？其數值是多少？你知道發射速度與環繞速度的區別嗎？
最小發射速度
最大環繞速度
發射速度大
環繞速度小
發射速度小
環繞速度大
環繞速度
衛星環繞地球運行所需的最小發射速度
衛星在貼著地球表面做圓周運動的速度
第二宇宙速度
思考：
什么是第二宇宙速度？其數值是多少？
衛星掙脫地球引力束縛的最小發射速度
脫離速度
第三宇宙速度
思考：
什么是第三宇宙速度？其數值是多少？
衛星掙脫太陽引力束縛的最小發射速度
逃逸速度
討論交流
思考：
在地球上，以不同大小的初速度發射的衛星會如何運動呢？
例題賞析
思考：
請你根據萬有引力定律及第一宇宙速度等知識解決下列問題。
例題：在某星球表面上以v0豎直上拋一物體，經時間 t 回到拋出點，問在此星球上至少以多大的速度水平拋出該物，才能使該物不再回到星球上？（設
星球的半徑為R）
例題賞析
思考：
請你根據萬有引力定律及第一宇宙速度等知識解決下列問題。
例題：1990年5月，紫金山天文臺將1965年9月20日發現的第2752號小行星命名為“吳健雄星”。將該行星看作球形，直徑約為32km。若該行星密度和地球密度相同，則對該小行星而言，第一宇宙速度為多少？（地球半徑取6400km，地球表面重力加速
度取10m/s2）
地球同步衛星
思考：
什么是地球同步衛星？地球同步衛星的運動有什么特點呢？
地球同步衛星
1、同步衛星與地面相對靜止，周期為 24 h；
2、同步衛星運行方向與地球自轉方向相同；
3、同步衛星在赤道正上方，離地高度唯一。
同步衛星軌道
同步衛星的軌道高度
思考：
你能根據地球同步衛星的運動特點計算出同步衛星的軌道高度嗎？
R
h
h=35800km
思考：
用什么措施將衛星由軌道1調到軌道3？用什么措施將衛星由軌道3調到軌道1？
衛星的變軌
思考：
把衛星發射到同步軌道上去有哪些方法呢？ 這些方法各有什么優劣呢？
P
Q
1
2
3
圓軌道(低)
橢圓軌道
圓軌道(高)
近地點
加速
遠地點
加速
圓軌道(高)
橢圓軌道
圓軌道(低)
遠地點
減速
近地點
減速
討論交流
思考：
近地衛星、同步衛星和赤道上的靜止物體，它們的運動、受力有什么區別呢？
同步衛星
近地衛星
赤道上的物體
萬有引力提供圓周運動的向心力
圓周運動的周期和角速度相等
例題賞析
思考：
根據近地衛星、同步衛星和赤道上靜止物體的運動、受力特點解決下列問題。
例題：同步衛星軌道半徑為 r，運行速率為 v1，加速度為 a1，地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為 a2，第一宇宙速度為 v2，地球半徑為 R，試
求解 a1 與 a2 、v1與 v2的比值分別為多少。
討論交流
思考：
人造衛星繞地球做圓周運動時，放置于衛星內部的物體受到支持力的作用嗎？
F引
M
r
對整個衛星，有：
對衛星中的物體，有：
m
FN
完全失重

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