资源简介

(共24张PPT)
3.4 宇宙速度与航天

知识回顾

轨道半径越大，卫星运行线速度、角速度越小，周期越大。


卫星运行的规律
卫星
卫星的发射
卫星的运行
英国科学家牛顿(1643-1727)
牛顿关于卫星的设想
解得：
牛顿关于卫星的设想
r=R地=6.4×106m
M=5.98×1024kg
提供的=需要的
=


>
提供的>需要的,向心运动
R地
v
v3= 16.7 km/s
v2 = 11.2 km/s
v1= 7.9km/s
第一宇宙速度:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动.
第二宇宙速度:物体挣脱地球引力,不再绕地球运行，而是绕太阳运动或飞向其他行星.（逃逸速度）
第三宇宙速度：物体挣脱太阳引力,飞出太阳系.
（最大环绕速度 ）
一、宇宙速度
最小发射速度
思考与讨论：
如果要在月球表面上发射人造卫星，则最小的发射速度为多少？需要知道哪些物理量？
地球的第一宇宙速度



地球表面附近
月球的第一宇宙速度
R地=6.4×106m
g=9.8m/s2
卫星发射
加速
再加速
点火1
点火3
点火2
点火4
卫星进入运行轨道
二、卫星变轨
A
B
“提供的”=“需要的”


“提供的”<“需要的”
离心现象
点火
加速


<
点火
加速
点火
改变v大小
打破“供需”平衡
减速
减速
“提供的”>”需要的”


>
从低轨到高轨要点火加速
从高轨到低轨要点火减速
二、卫星变轨
减速
加速
(多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点，则卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（ ）
A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B.卫星在轨道1上经过A点时的速率小于在轨道2上经过A点时的速率
C.卫星在轨道1上经过A点时的加速度等于它在轨道2上经过A点时的加速度
D.卫星在轨道2上经过B点时的加速度小于它在轨道3上经过B点时的加速度
E．卫星在轨道2运动的周期小于在轨道1运动的周期
二、卫星变轨
2
1
3
B
A
(多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点，则卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（ ）
A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B.卫星在轨道1上经过A点时的速率小于在轨道2上经过A点时的速率
2
1
3
B
A
v1
v3
v2A
v2B
v2A>v1
v3>v2B
v1>v3
v2A>v1>v3>v2B
点火加速
椭圆v近>v远
v2A>v2B
点火加速
二、卫星变轨
加速
加速
减速
√
(多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点，则卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（ ）
C.卫星在轨道1上经过A点时的加速度等于它在轨道2上经过A点时的加速度
D.卫星在轨道2上经过B点时的加速度小于它在轨道3上经过B点时的加速度
2
1
3
B
A
a1
a3
a2A
a2B
a1 = a2A
牛顿第二定律F合=ma：


>
a3 = a2B
二、卫星变轨
√
(多选)发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于A点，轨道2、3相切于B点，则卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（ ）
E．卫星在轨道2运动的周期小于在轨道1运动的周期
二、卫星变轨
2
1
3
B
A
a1=R1
a2
半长轴
开普勒第三定律
“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动,为了实现飞船与空间实验室的对接,下列措施可行的是(　 　)
A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速追上空间实验室实现对接
B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速等待飞船实现对接
C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速,加速后飞船逐渐靠近空间实验室,两
者速度接近时实现对接
D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速,减速后飞船逐渐靠近空间实验室,两
者速度接近时实现对接
飞船
实验室
飞船
√
1.北斗闪耀:第三代北斗全球网络的全面建成,标志着我国成为世界上第三个独立拥有全球卫星导航系统的国家。
优势：北斗卫星导航系统不仅仅具有单向的“位置查询”功能，还具有客户端位置上报功能，相当于双向的GPS与GPS。
航天发展的重要意义
2.九天揽月:“嫦娥五号”返回器携带着采集的月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。这不仅标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成，也是人类时隔44年再次从月球带回月壤，更代表着我国探月工程绕、落、回三步走收官之战取得了圆满胜利。
3.天问探火：突破了第二宇宙速度发射、行星际飞行及测控通信、地外行星软着陆等关键技术，实现了中国首次地外行星着陆，是中国航天事业发展中又一具有重大意义的里程碑。
航天发展的重要意义
航天发展的重要意义
4.“共享火箭”：长征八号不带助推器的新构型首飞，一箭22星，分12次释放卫星，创造了我国一次发射卫星数量最多的纪录。
优势：能够更充分地利用火箭运载能力，提高发射效率，降低发射成本。
1. 卫星发射
课堂小结
2. 卫星变轨
从低轨到高轨要加速；从高轨到低轨要减速
点火
改变v大小
打破“供需”平衡
变轨
卫星发射得越远 v发↗
第一宇宙速度：vmin=7.9km/s
（最小的发射速度、最大的环绕速度）
1．如图所示，2021年2月,我国“天问一号”火星探测器到达抵达环绕火星的轨道，正式开启火星探测之旅。先进入火星停泊轨道2，近火点280千米、远火点5.9万千米，进行相关探测后进入较低的轨道3开展科学探测。则下列说法正确的是（ ）
A．在轨道1上的运行速度不超过第二宇宙速度
B．在轨道2上近火点的加速度与轨道3上近火星点的加速度相等
C．在轨道2上近火点的速度比远火点小
D．从轨道2上近火点进入轨道3要点火加速
√
问：如果是发射“嫦娥一号”探月卫星，则发射速度应该为多大？
椭圆v近>v远
向心
大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度
2.（多选）“猎鹰”重型火箭将一辆特斯拉跑车发射到太空．假设其轨道示意图如图中椭圆Ⅱ所示，其中A、C分别是近日点和远日点，图中Ⅰ、Ⅲ轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道，B点为轨道Ⅱ、Ⅲ的交点，若运动中只考虑太阳的万有引力，则以下说法正确的是(　　)
A．跑车经过A点时的速率大于火星绕日的速率
B．跑车在C点的速率一定大于火星绕日的速率
C．跑车由A到C的过程中速率增大
D．若轨道Ⅱ 的AC长度等于轨道Ⅲ的直径，则不论什么
卫星在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上的运动周期都相同
2. （多选）“猎鹰”重型火箭将一辆特斯拉跑车发射到太空．假设其轨道示意图如图中椭圆Ⅱ所示，其中A、C分别是近日点和远日点，图中Ⅰ、Ⅲ轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道，B点为轨道Ⅱ、Ⅲ的交点，若运动中只考虑太阳的万有引力，则以下说法正确的是(　　)
A．跑车经过A点时的速率大于火星绕日的速率
B．跑车在C点的速率一定大于火星绕日的速率
C．跑车由A到C的过程中速率增大
v1
v3
v2A
v2C
v2A>v1
v1>v3
v2A>v1>v3
点火加速
v4>v2C
√
方法：建立中间过程：
过C点绕太阳做匀速圆周运动的轨道Ⅳ
Ⅳ
v4
v3>v4
点火加速
v3>v4>v2C
椭圆v近>v远
2. （多选）“猎鹰”重型火箭将一辆特斯拉跑车发射到太空．假设其轨道示意图如图中椭圆Ⅱ所示，其中A、C分别是近日点和远日点，图中Ⅰ、Ⅲ轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道，B点为轨道Ⅱ、Ⅲ的交点，若运动中只考虑太阳的万有引力，则以下说法正确的是(　　)
D．若轨道Ⅱ 的AC长度等于轨道Ⅲ的直径，则不论什么卫星在轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上的运行周期都相同


半长轴
开普勒第三定律
√
谢 谢

展开更多......

收起↑