人造卫星宇宙速度ppt课件.ppt
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1、,请仔细分析教材P52,探究以下几个问题:1.人造卫星能够绕地球运行的原理是怎样的?提示:如图所示,当被水平抛出的物体的速度足够大时,物体就不再落回地面,成为一颗绕地球运动的人造地球卫星.人造地球卫星绕地球做圆周运动时,所需要的向心力由地球对人造卫星的万有引力提供.,2.设地球质量为mE,卫星质量为m,轨道半径为r试根据动力学规律和圆周运动的规律推导出人造卫星的运行速度,并说明人造卫星的运行速度与半径有什么关系提示:由于万有引力提供向心力,则 得 可见:卫星运行的线速度随轨道半径的增加而减小.,3.根据上题的假设,人造卫星的角速度和周期与轨道半径的关系呢?提示:由于万有引力提供向心力,则得 可
2、见高轨道上运行的卫星,角速度小,周期长.,人造卫星的两类轨道1.卫星轨道:可以是圆轨道,也可以是椭圆轨道.由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力,而万有引力指向地心,所以,地心必须是卫星圆轨道的圆心.2.卫星绕地球沿椭圆轨道运动时,地心是椭圆的一个焦点,其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律.,卫星运动的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系:,典例1(2011广州高一检测)在圆轨道上质量为m的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R,地面上的重力加速度为g,则()A.卫星运行的速度为 B.卫星运行的周期为C.卫星的加速度为 D.卫星的动能为,解答本题时应把握以下两点:(1)万有
3、引力提供了卫星做圆周运动的向心力.(2)卫星做匀速圆周运动的向心力表达式要选择恰当的表达形式.,【规范解答】选B、D.万有引力充当向心力,有 又故 A错误;B正确;C错误;D正确.故选B、D.,【规律方法】在地球表面附近有:,得地球表面的重力加速度 当M未知时,可用其代换.由于gR2=GM经常用到,所以叫“黄金代换”公式.,【变式备选】(2011安溪高一检测)经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间.已知“神舟星”平均每天绕太阳运行174万公里,“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145万公里.假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动,则两星相比较()A.“神舟星”
4、的轨道半径大B.“神舟星”的公转周期大C.“神舟星”的加速度大D.“神舟星”受到的向心力大,【解析】选C.由题意知“神舟星”的线速度大于“杨利伟星”的线速度,所以“神舟星”的轨道半径小,公转周期短,加速度大,A、B错,C对,因为两星质量未知,所以无法比较两星的向心力大小,D错.,1.第一宇宙速度是如何推导出来的?提示:设地球的质量为M,绕地球表面做匀速圆周运动的飞行器的质量为m,飞行器的速度为v,到地心的距离为r,由万有引力提供向心力:,得:在地面附近绕地球运行,轨道半径即为地球半径.应用近地条件r=R(R为地球半径,R=6 400 km)代入地球质量M=5.981024 kg,得=7.9 k
5、m/s.,2.为什么第一宇宙速度既是最大的环绕速度,也是最小的发射速度?提示:第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度,在所有的卫星里其轨道半径最小,根据 可知其线速度最大;同时在进行卫星发射时,只有发射速度大于等于第一宇宙速度,该卫星才能发射成功,所以说第一宇宙速度既是最大的环绕速度,也是最小的发射速度.,3.当人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时,其周期约为84.8分钟,那么能否发射一颗绕地球做匀速圆周运动,运行周期为80分钟的人造地球卫星呢?提示:不能.由 可知人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时,轨道半径最小,周期最短,所以绕地球运行的卫星的周
6、期的最小值为84.8分钟.,人造卫星的发射速度与运行速度1.发射速度指卫星在地面附近离开发射装置的初速度,要发射一颗人造地球卫星,发射速度不能小于第一宇宙速度.2.运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度.在同一轨道上运行的卫星的线速度、角速度、周期均一样大,与卫星的质量、大小、形状、用途都无关.,【知识归纳】三大宇宙速度的比较,典例2(2011南京高一检测)恒星演化发展到一定阶段,可能成为横行世界的“侏儒”中子星,中子星的半径很小,一般为720 km,但它的密度大得惊人.若某中子星的密度为1.21017 kg/m3,半径为10 km,那么该中子星的第一宇宙速度约为多少?(G=6
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