1、“東方紅一號東方紅一號”偵察衛星偵察衛星 “風云一號風云一號”氣象衛星氣象衛星 科學探測衛星科學探測衛星 人造衛星和宇宙速度人造衛星和宇宙速度牛頓人造地球衛星的設想圖牛頓人造地球衛星的設想圖Main Ideav平拋平拋洲際洲際導彈導彈人造人造衛星衛星增大增大發射一顆發射一顆衛星最小衛星最小的速度是的速度是多少？多少？萬有引力提萬有引力提供向心力供向心力RvmRGMm212 Rvmmg21 RGMv 1gRv 1第一宇宙速度RhRr RrhRhRr 軌道半徑軌道半徑1 1、第一宇宙速度（環繞速度）、第一宇宙速度（環繞速度）v1=7.9km/sMain Ideav7.9km/sgRv 1skm/9

2、 . 78 . 91037. 66RGMv 1skm/9 . 7104 . 61098. 51067. 662411這就是人造地球衛星在地面附近這就是人造地球衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具繞地球做勻速圓周運動所必須具有的有的最小發射速度最小發射速度，也是也是最大的最大的環繞速度環繞速度，做，做第一宇宙速度第一宇宙速度。 2rMmGrvm2衛星在不同軌道的環繞速度衛星在不同軌道的環繞速度MvGrr r越大，越大，v v越小越小最大的環繞速度，最大的環繞速度，也叫第一宇宙速度也叫第一宇宙速度RGMv 1R若有一天人類登上了火星，那么在若有一天人類登上了火星，那么在火星表面發射人造衛星的

3、最小發射火星表面發射人造衛星的最小發射速度又是多少呢？速度又是多少呢？ 火火RGMv 思考思考1：RvmRGMm22 RGMv 發射一顆地球衛星繞地球轉發射一顆地球衛星繞地球轉一圈用時最短是多少？一圈用時最短是多少？思考思考2：v v = =T T22R RT T近近 = =V V22R RRvmRGMm22 RGMv min852vRT近 1、設地球的質量不變設地球的質量不變,而地球半徑增而地球半徑增加為原來的加為原來的2倍倍,那么從地球發射的那么從地球發射的第一宇宙速度的大小應為原來的第一宇宙速度的大小應為原來的 ( ) A. 倍倍 B. 倍倍 C. 倍倍 D. 2倍倍2B2121RGMv

4、 1RvmRGMm212 由由 要使衛星在離地面更遠的軌道上要使衛星在離地面更遠的軌道上運行，則需要更（運行，則需要更（ ）的發射速度，）的發射速度，來到新軌道上的運行速度變來到新軌道上的運行速度變（ ）。 大大小小1 1、第一宇宙速度第一宇宙速度：v=7.9km/s (地面附近、勻速圓周運動）地面附近、勻速圓周運動） 11.2km/sv7.9km/s V1=7.9km/s地球V2=11.2km/s2 2、第二宇宙速度、第二宇宙速度：當物體的當物體的速度大于或等于速度大于或等于11.2km/s時，時，衛星就會脫離地球的吸引，衛星就會脫離地球的吸引，不在繞地球運行。我們把這不在繞地球運行。我們把

5、這個速度叫第二宇宙速度。達個速度叫第二宇宙速度。達到第二宇宙速度的物體還受到第二宇宙速度的物體還受到太陽的引力，成為繞太陽到太陽的引力，成為繞太陽運動的人造行星。運動的人造行星。V3=16.7km/s3 3、第三宇宙速度、第三宇宙速度：如果物體的速度等于或大于如果物體的速度等于或大于16.7km/s，物體就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽，物體就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去。這個速度叫第三宇宙速度。系以外的宇宙空間去。這個速度叫第三宇宙速度。V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s11.2km/sv7.9km/s注意區分發射速度和環繞速度注意區分發

6、射速度和環繞速度2、關于宇宙速度，下列說法正確的（關于宇宙速度，下列說法正確的（ ）A.第一宇宙速度是能使人造地球衛星飛行第一宇宙速度是能使人造地球衛星飛行的最小發射速度的最小發射速度B.第一宇宙速度使人造地球衛星繞地球飛第一宇宙速度使人造地球衛星繞地球飛行的最小速度行的最小速度C.第二宇宙速度使衛星在橢圓軌道上運行第二宇宙速度使衛星在橢圓軌道上運行時的最大速度時的最大速度D.第三宇宙速度是發射人造地球衛星的最第三宇宙速度是發射人造地球衛星的最小速度小速度AMain Idea 萬有引力萬有引力 = = 向心力向心力重力近似重力近似 = =萬有引力萬有引力基本方程基本方程輔助方程輔助方程 2rM

7、mGrvm2marm2 2rMGa 3rMGGMrT32 MvGrA AB BC Cv v1 1=7.9km/s=7.9km/s22 Tmr V VA A V VB B V VC Ca aA A a aB B a aC CT TA A T TB B T TC C軌道半徑增大時加速度、線速度、角軌道半徑增大時加速度、線速度、角速度均減小速度均減小 ，周期變長，周期變長水星水星-金星金星-地球地球-火星火星-木星木星-土星土星-天王星天王星-海王星海王星人造衛星以地心為圓心做人造衛星以地心為圓心做，下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A.半徑越大，速率越大，周期越小半徑越大，速率越大，周期越小

8、B.半徑越大，速率越小，周期越大半徑越大，速率越小，周期越大C.所有衛星的角速度相同，與半徑無關所有衛星的角速度相同，與半徑無關D.所有衛星的速率均相同，與半徑無關所有衛星的速率均相同，與半徑無關3、B4 4、火星有兩顆衛星、火星有兩顆衛星分別是火衛一和火分別是火衛一和火衛二衛二它們的它們的軌道近似為圓軌道近似為圓. .已知火衛已知火衛一的周期為一的周期為7 7小時小時3939分分. .火衛二的周期為火衛二的周期為3030小時小時1818分分則兩顆衛星相比則兩顆衛星相比 （ ）A.A.火衛一距火星表面較近火衛一距火星表面較近 B.B.火衛二的角速度較大火衛二的角速度較大 C.C.火衛一的運動速

9、度較大火衛一的運動速度較大 D.D.火衛二的向心加速度較大火衛二的向心加速度較大A C5 5、( (雙選，雙選，2011 2011 年汕頭質檢年汕頭質檢) )如圖如圖 3 32 23 3 所示，所示，T T 代表代表“天宮一號天宮一號”飛行器，飛行器，S S 代表代表“神舟八號神舟八號”飛船，它們都繞地球做勻飛船，它們都繞地球做勻速圓周運動，其軌道如圖中所示，則速圓周運動，其軌道如圖中所示，則( ( ）A圖 323A.T 的周期大于的周期大于 S 的周期的周期B.T 的線速度大于的線速度大于 S 的線速的線速度度C.T 的向心加速度大于的向心加速度大于 S 的的向心加速度向心加速度（一）近地衛

10、星（一）近地衛星 軌道半徑近似地可認為等于地球半徑，軌道半徑近似地可認為等于地球半徑，速率速率v=7.9km/s，周期，周期T=85min。在。在所有繞地球做勻速圓周運動的人造衛所有繞地球做勻速圓周運動的人造衛星中是星中是線速度最大，周期最短線速度最大，周期最短。 神舟六號飛船的運行軌道離地面的高神舟六號飛船的運行軌道離地面的高度為度為345 km，線速度約，線速度約7.6km/s，周期約周期約90min。 地球同步衛星，是相對于地面靜止，即地球同步衛星，是相對于地面靜止，即與與地球自轉具有相同周期地球自轉具有相同周期的衛星，又叫通訊衛的衛星，又叫通訊衛星。星。思考：思考：地球同步衛星的運行軌

11、道平面有何特點？（二）、地球同步衛星（二）、地球同步衛星F向向= F引引F向向F引F引引hRmvhRMmG22)(（二）、地球同步衛星（二）、地球同步衛星代入數據解得：代入數據解得：V=V=3.08km/s試中試中M M、R R分別為地球的分別為地球的質量和半徑，質量和半徑，h h為衛星為衛星離地面的高度離地面的高度（二）、地球同步衛星（二）、地球同步衛星：軌道平面一定在：軌道平面一定在內內：在：在相對地面靜止相對地面靜止：運動周期：運動周期 T24h=86400s：軌道：軌道離地高度離地高度h=36000km：線速度大小：線速度大小v=3.08km/srTmrmrvmrMmG222224 大

12、約大約3 3度角左右才能放置一顆衛星，地球的度角左右才能放置一顆衛星，地球的同步通訊衛星只能有同步通訊衛星只能有120120顆。可見空間位置也是顆。可見空間位置也是一種資源。一種資源。h0R=6.4x106mT=24hh=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh0r=6.4106mv=7.9km/sT=85分鐘分鐘同步衛星同步衛星近地衛星近地衛星（三）近地衛星、同步衛星、地球赤道上物體三者比較（三）近地衛星、同步衛星、地球赤道上物體三者比較赤道上的物體赤道上的物體 6 6通信衛星又叫同步衛星，下面關于同通信衛星又叫同步衛星，下面關于同步衛星的說法中正確的是步衛星的說法中正確的

13、是 A A、所有的地球同步衛星都位于地球的赤、所有的地球同步衛星都位于地球的赤道平面內道平面內 B B、所有的地球同步衛星的質量都相等、所有的地球同步衛星的質量都相等 C C、所有的地球同步衛星繞地球作勻速圓、所有的地球同步衛星繞地球作勻速圓周運動的角速度都相等周運動的角速度都相等 D D、所有的地球同步衛星離地心的距離都、所有的地球同步衛星離地心的距離都相等相等 ACDACD6 6關于地球同步衛星，下列說法正確的是關于地球同步衛星，下列說法正確的是（ ）A.A.它的運行速度小于它的運行速度小于7.9km/s7.9km/sB.B.它的運行速度大于它的運行速度大于7.9km/s 7.9km/s

14、C.C.它的周期是它的周期是24h24h，且軌道平面于赤道平，且軌道平面于赤道平面重面重D.D.每一個地球同步衛星離開地面的高度是每一個地球同步衛星離開地面的高度是一樣的一樣的ACD7、若、若A是赤道上隨地球自轉的物體、是赤道上隨地球自轉的物體、B是赤是赤道上空的近地衛星、道上空的近地衛星、C是地球同步衛星，它們是地球同步衛星，它們的運動都可視為勻速圓周運動，以下是對的運動都可視為勻速圓周運動，以下是對A、B、C三個物體的運動中的物理量的大小關系三個物體的運動中的物理量的大小關系的判斷，其中正確的是的判斷，其中正確的是( )A三者周期的大小關系為三者周期的大小關系為TATBTCB三者向心加速度

15、的大小關系為三者向心加速度的大小關系為aAaBaCC三者角速度的大小關系為三者角速度的大小關系為ACBD三者線速度的大小關系為三者線速度的大小關系為vAvCv1v4v3v1v4v2v1v4v3v2v3 點火加速：點火加速：在橢圓軌在橢圓軌道上運行道上運行:第一次變軌第一次變軌(P點點)：第二次變軌（第二次變軌（Q點）：點）： 點火加速：點火加速：在在上穩定運行：上穩定運行：PQv4（1）v1、v2、v3、v4大小關系？大小關系？1、速率、速率v大小關系大小關系2、加速度大小關系呢？、加速度大小關系呢？v1v2v3PQv4（1）分別以）分別以圓軌道、圓軌道、橢圓軌道橢圓軌道運行運行經過經過P點時

16、點時加速度大小關系加速度大小關系（以（以v1、v2經過經過P點點時的加速度大小關系）時的加速度大小關系）marMmG 2經過經過P點時，萬有引力全部提供向心力，所以以點時，萬有引力全部提供向心力，所以以圓軌道、橢圓軌道圓軌道、橢圓軌道運行運行經過經過P點時點時加速度加速度一樣一樣3、低軌與高軌的互變：、低軌與高軌的互變：低軌變高軌：低軌變高軌： 向后噴向后噴 氣、加速，最終氣、加速，最終v低低v高高高軌變低軌：高軌變低軌：向前噴氣、減速，最終向前噴氣、減速，最終v低低v高高P12Qv地球地球3、低軌與高軌的互變：、低軌與高軌的互變：12ppQaaaQppvvv121 1、發射地球同步衛星時，先

17、將衛星發射至近地、發射地球同步衛星時，先將衛星發射至近地圓軌道圓軌道1 1，然后點火，使其沿橢圓軌道，然后點火，使其沿橢圓軌道2 2運行，最運行，最后再次點火，將衛星送入同步軌道后再次點火，將衛星送入同步軌道3 3。軌道。軌道1 1、2 2相切相切Q Q點，軌道點，軌道2 2、3 3相切相切P P點，則當衛星分別在點，則當衛星分別在1 1、2 2、3 3軌道上正常運行時，以下說法正確的是：軌道上正常運行時，以下說法正確的是：A A在軌道在軌道3 3上的速率大于在軌道上的速率大于在軌道1 1上的速率上的速率B B在軌道在軌道3 3上的角速度小于在軌道上的角速度小于在軌道1 1上的角速度上的角速度

18、C C在軌道在軌道1 1上經過上經過Q Q點時的加速度大于它在軌道點時的加速度大于它在軌道2 2上經過上經過Q Q點時的加速度點時的加速度D D分別在軌道分別在軌道2 2、3 3上運行上運行經過經過P P點時的加速度相等點時的加速度相等BD123pQ2、如圖所示，如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形是在地球大氣層外圓形軌道上運行的軌道上運行的3顆人造衛星，下列說法正確的是：顆人造衛星，下列說法正確的是：Ab、c的線速度大小相等，且大于的線速度大小相等，且大于a的線速度的線速度Bb、c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a的向心的向心加速度加速度Cc加速可追上同一軌道上的

19、加速可追上同一軌道上的b，b減速可等到減速可等到同一軌道上的同一軌道上的c Da衛星由于某種原因，軌道半徑緩慢減小，衛星由于某種原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將變大其線速度將變大地球地球acbD3、宇宙飛船和空間站在同一軌道上運動，若飛船、宇宙飛船和空間站在同一軌道上運動，若飛船想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的方法是：站，可采取的方法是： A. 飛船加速直到追上空間站，飛船加速直到追上空間站，完成對接完成對接 B. 飛船從原軌道減速至一個較低軌道，飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站完成對接再加速追上空間站完成對接 C. 飛船加速至一個較高軌道再減速追上飛船加速至一個較高軌道再減速追上空間站完成對接空間站完成對接 D. 無論飛船采取何種措施，均不能與空無論飛船采取何種措