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(共20张PPT)
3.4 人造卫星 宇宙速度
从嫦娥奔月到万户飞天，从阿波罗11号登月到天问一号的火星之旅，人类一直在为“飞天”梦想努力着。
1.了解人造卫星的发展历程和进展。
2.知道同步卫星和其他卫星的区别，能分析、解决人造地球卫星运动的较简单的问题。
3.知道宇宙三大速度，会推导第一宇宙速度。
一、从幻想到现实——人造卫星
在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想，把大炮从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出地速度足够大时，物体就会落到更远地方，甚至绕地球飞行。
v
谁率先提出了制造并发射人造卫星的设想呢？
齐奥尔科夫斯基
1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星。开创了人类航天时代的新纪元。
1.第一颗人造地球卫星的发射
一、从幻想到现实——人造卫星
东方红1号卫星
钱学森
中国航天之父
1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功，开创了中国航天史的新纪元。现在已成为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。
2.人造地球卫星的轨道
（1）轨道分类
①赤道轨道：卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方；
②极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空；
③一般轨道：卫星轨道和赤道成一定角度。
（2）万有引力提供卫星绕行所需的向心力，所有轨道圆
心必与地心重合；
（3）卫星绕地球沿椭圆轨道运动时， 地球为椭圆的一个焦
点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。
3.人造地球卫星的基本参数规律
=
n
（越小）
（越小）
（越小）
（越大）
越大
卫星轨道可视为圆形
高轨低速大周期
地球同步卫星的“六定”
参数 运行方向 周期 轨道 高度 速度 加速度
特点 与地球自转相同 赤道的正上方
计算或图示 与地球自转周期相同
二、宇宙速度
算一算：以多大的速度抛出物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？
（忽略太阳对物体的引力。已知G=6.67×10-11Nm2/kg2，地球质量M=6×1024kg，地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）
这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度， 叫作第一宇宙速度（环绕速度）。
1.第一宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可近似认为向心力是由重力提供的，有：
发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。
（1）定义：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。
（2）意义：是飞行器成为卫星的最小发射速度；是卫星的最大环绕速度。
1.第一宇宙速度
思考与讨论： 若卫星的发射速度大于 7.9km/s ，会出现什么情况？
7.9km/s
7.9km/s 椭圆
圆
当飞行器的发射速度等于或大于11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。
若卫星的发射速度大于 7.9km/s，绕地球运动的轨迹不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。
（2）意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
2.第二宇宙速度
（1）当飞行器的速度等于或大于 11.2 km/s 时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度。
v=11.2km/s
注意：达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。
7.9km/s
7.9km/s 椭圆
圆
11.2km/s
16.7km/s
3.第三宇宙速度 v=16.7km/s
（1）当物体的速度等于或大于16.7km/s时，物体可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。16.7km/s叫做第三宇宙速度。
（2）意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
1.如图所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.其中有静止轨道同步卫星和中轨道地球卫星.已知中轨道地球卫星的轨道高度为5 000～15 000 km，则下列说法正确的是（ ）
A.中轨道地球卫星的线速度小于静止轨道同步卫星的线速度
B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9 km/s
C.中轨道地球卫星绕地球一圈的时间小于24小时
D.静止轨道同步卫星可以定位于北京的上空
C
2. (多选)如图所示，赤道上随地球自转的物体A、赤道上空的近地卫星B、地球同步卫星C，它们的运动都可视为匀速圆周运动，比较三个物体的运动情况，以下判断正确的是( 　 　)
A.三者的周期关系为TA＜TB＜TC
B.三者向心加速度大小关系为aA＞aB＞ aC
C.三者角速度的大小关系为ωA=ωC＜ ωB
D.三者线速度的大小关系为vA＜vC＜vB
3.[2024·浙江效实中学月考] 如图是关于地球表面发射卫星时的三种宇宙速度的示意图,椭圆轨道为某卫星的运动轨道,下列说法正确的是( )
A.此卫星的发射速度大于第一宇宙速度
B.此卫星在远地点的速度大于第一宇宙速度
C.若想让卫星进入月球轨道,发射速度需大于第二宇宙速度
D.若想让卫星进入环太阳轨道,发射速度需大于第三宇宙速度
A
一、人造卫星的发展历程
1895年，齐奥尔科夫斯基提出设想。
1957年10月4日，前苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道。我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号” 。
二、人造卫星的轨道：一般轨道、极地轨道以及赤道轨道。
三、宇宙速度
第一宇宙速度：v＝ 7.9 km/s，最小发射速度，最大环绕速度。
第二宇宙速度：v＝ 11.2 km/s，克服地球引力，永远离开地球。
第三宇宙速度：v＝ 16.7 km/s，挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外。

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