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1、人造卫星宇宙速度主讲刘艳华湖南隆回九中智能目标1.知道并理解人造卫星绕地球的运动可视为匀速圆周运动。2.知道并理解人造卫星的第一宇宙速度，了解第二宇宙速度和第三宇宙速度。3.能熟练运用万有引力定律和牛顿第二定律处理同步卫星问题。引言1957年10月4日,苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星,从此开创了人类航天时代的新纪元.我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星,现在已经世界上第五个依靠自己力量研制成功火箭发射卫星,第三个掌握卫星回收技术,第四个用一枚火箭发射多颗卫星的国家.卫星主要有侦察卫星,通信卫
2、星,导航卫星,气象卫星,地球资源勘测卫星,科学研究卫星,预警卫星和测地卫星等种类.科学技术的进一步发展，还可以建立空间站和宇宙飞船、航天飞机和外星探测器等等。一.人造卫星地发射原理请同学们思考下列问题：(1)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，它们的落地点相同吗?(2)假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又怎样呢?3）什么叫人造卫星？1：它们的落地不同，速度越大，落地点离山脚越远。因为在同一座山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远。2：牛顿曾经设想过：
3、从高山上用不同的水平初速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运行的人造地球卫星，简称人造卫星。答如果在地面上抛出一个物体时的速度足够大,那么它将不再落回地面,而成为一个绕地球运转的卫星,这个物体这时就可以被认为是一颗人造地球卫星.演示牛顿曾经依据平抛现象设想了卫星的发射原理,但他没有看到他的设想得以实现.今天我们的科学家们把牛顿的设想变成了现实.动画演示（牛顿的设想）：发射原理.SWF神舟六号发
4、射思考：当平抛物体的初速度足够大时就可以成为卫星,那么,大到什么程度就叫足够大了呢？人造卫星的运动速率跟它的轨道半径之间有什么关系呢？２.宇宙速度请同学们思考下列三个问题：卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？卫星环绕地球运行的速度怎样推导？卫星环绕地球运行的速度跟哪些因素有关?动力学方程:F引=Fn.即:F引anvMmr推导由得(绕行速度)MmvrF引讨论（1）由GM一定，r越大，v越小。(2)由得即:r越大,w则越小(3)由得即:r越大,则Ｔ越大．vvv动画演示线速度、角速度、周期跟高度的关系请思考距地面越
5、高的卫星运转速率越小，那么，是向高轨道发射困难，还是向低轨道发射卫星困难呢？向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力要做更多的功；因此，在地面需要较大的发射速度将他发射上去。深入探究：人造卫星绕地球运转的最小半径是多少？（卫星运转的最小半径近似等于地球的的半径，即在地球表面附近绕地运转。此时,卫星的速度称为第一宇宙速度.）在地球上空,最大的绕行速度是________.(第一宇宙速度.)你能够推导出第一宇宙速度吗?(由动力学方程：F引=Fn且r=R得：------
6、-------第一宇宙速度由于万有引力近似等于物体的重力，所以动力学方程也可为：另一种推导：----------第一宇宙速度讨论ⅰ第一宇宙速度是卫星绕地球的最大速度，为什么？（卫星进入轨道正常运转的最大绕行速度，即所有卫星的绕行速度都小于此速度。）ⅱ为什么说第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度？发射卫星进入最低轨道必须具有的最小速度。基础知识应用(1)要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近轨道速度是v1=＿＿km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于v2=_＿km/s,要使它飞
7、行到太阳系以外的地方，它的速度必须等于或大于v3=_＿km/s(7.9km/s;11.2km/s;16.7km/s)(2)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（答：BC）（1）问题什么叫第一宇宙速度,第二宇宙速度,第三宇宙速度?人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速度，叫第一宇宙速度（环绕速度）。当物体的速度等于或大于11.2K
8、M/S时，就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。这个速度就叫第二宇宙速度（脱离速度）。要想使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或大于16.7KM/S，这个速度叫做第三宇宙速度（逃逸速度）。三.同步卫星1.什么叫地球同步卫星？地球同步卫星又叫地球静止卫星，它的特点是相对地面静止不动，绕地球转动的周期与地球自转周期相同：T=24h2.同步卫星的离地面高度、线速度由于同步
