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(共20张PPT)
3.4 宇宙速度与航天
从古至今人类的探索
敦煌飞天壁画
哈利波特与飞行扫帚
人类通过神话、科幻表达飞天梦想
翟志刚在太空行走
现代科技使飞天成为现实
卫星发射场景
太原卫星发射中心
西昌卫星发射中心
如何把物体发射到太空呢？
如何把物体发射到太空呢？
假设地球质量为M，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，离地心的距离为r，求飞行器的速度v。
思路？
地球对飞行器的万有引力提供飞行器需要的向心力
发射速度最小的卫星是近地卫星，一般在100~200km的高度飞行，而地球半径R=6400km，可近似认为近地卫星在地面附近飞行，r≈R。
7.9km/s叫做第一宇宙速度
第一宇宙速度
7.9km/s这个速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度，也叫环绕速度，是人造地球卫星的最小发射速度。
由
可知，r越小，v越大，因此这个速度是所有卫星速度中的最大值。
是卫星做匀速圆周运动的最大环绕速度。
第一宇宙速度
1、第一宇宙速度：航天器在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度， ，是最大环绕速度，也是最小的发射速度。
【思考问题】你还能用其它方法计算第一宇宙速度吗？
2、计算方法
第二宇宙速度
v=7.9km/s
7.9km/s第一宇宙速度
v=11.2km/s
第二宇宙速度
发射速度等于或大于11.2km/s，飞行器将克服地球引力，永远离开地球。这个速度叫做第二宇宙速度，也叫做脱离速度，是卫星挣脱地球引力的最小发射速度。
第三宇宙速度
v=7.9km/s
7.9km/sv=11.2km/s
第一宇宙速度
第二宇宙速度
v=16.7km/s
第三宇宙速度
类推，挣脱太阳引力束缚的最小发射速度叫做第三宇宙速度，也叫做逃逸速度，数值是16.7km/s.
三个宇宙速度的含义
数值 意义
第一宇宙速度 ____ km/s 物体在 绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度 ____ km/s 在地面附近发射飞行器使其克服 引力，永远离开地球的最小地面发射速度
第三宇宙速度 ____ km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱 引力束缚，飞到太阳系外的 地面发射速度
7.9
11.2
16.7
地球附近
地球
太阳
最小
(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(　　)
A．第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2
B．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C．第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度
D．第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
√
√
√
人造地球卫星
1.人造地球卫星
(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示.
(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.
人造地球卫星
人造地球卫星
地球同步卫星（静止轨道卫星）
(1)位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它的角速度跟地球的自转角速度相同，广泛应用于通信，又叫静止轨道卫星.
地球同步卫星（静止轨道卫星）
(2)特点
①定周期：所有地球同步卫星周期均为T＝24 h.
②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东.
地球同步卫星（静止轨道卫星）
④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变.
⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也是确定的.
[针对训练2]　(多选)(2021·河北高二学业考试)已知我国某颗量子通信卫星的轨道距地面高度约为500 km，该高度低于地球同步卫星轨道距地面高度，该量子通信卫星和地球同步卫星均绕地球做匀速圆周运动，则该量子通信卫星绕地球运行的(　　)
A．周期比地球同步卫星的运行周期长
B．周期比地球同步卫星的运行周期短
C．线速度比地球同步卫星的线速度大
D．线速度比地球同步卫星的线速度小
√
√
3.4 宇宙速度与航天

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