中小学优质课件人造卫星课件.ppt
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４、同步卫星围绕地球的运动和地球的自转 运动是同步的。
究竟怎样才能发射一颗卫星呢？
V0
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
一、人造卫星：
在地球上抛出的物体，当它的速度足够 大时，物体就永远不会落到地面上，它将围 绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。 简称人造卫星。
V0
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
问:人造地球卫星遵循的运动规律如何?
四、同步卫星(又叫同步通信卫星或通信卫星)
同步卫星
四、同步卫星(又叫同步通信卫星或通信卫星)
1、同步卫星围绕地球的运动和地球的自转运动是同步的。 同步卫星环绕地球的旋转的角速度和周期跟地球的自 转运动的角速度和周期是是相同的。
T=24小时=86400秒 2、同步卫星只能定点在赤道的上空。并且，同步卫星环 绕地球的旋转方向跟地球的自转方向相同，自西向东。
二.人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系
基本思路：把卫星围绕地球的运动看成是一种匀速圆周运动，则所受的引 力充当其作圆周运动的向心力。
二.人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系
1、线速度随轨道半径的关系：
GMm = mV2
r2
r
V=
GM r
可见：卫星绕行轨道半径越大，绕行速度越小。
金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是
多大？
解：设地球半径为R，金星的半径为r=0.95R，地球质量为M，金星质量
m=0.82M，地球的重力加速度g0=9.8m/s,地球的第一宇宙速度为V1=7.9m/s。
金星表面重力加速度
g =G m
r2
=.
0.82GM 0.952R2
=
0.82 0.952
=7.9×103m/s =7.9km/s
(2) 定义：这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆 周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度。
（第一宇宙速度是人造地球卫 星的最大绕行速度，也是最小 发射速度。）
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
(3)如果人造地球卫星进入地面
附近的轨道速度大于7.9km/s， 而小于11.2km/s，它绕地球运动 的轨迹是椭圆。
解：虽然距地面高的卫星运行速度比靠近地面的卫星运行 速度小，但是，向高轨道发射卫星却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 引力做更多的功，所以高轨道卫星需要的发射速度比低轨 道卫星的发射速度大。该说法是错误的。
3、金星的半径是地球半径的0.95倍，质量是地球的0.82倍，
g0
=8.9m/s2
金星第一 宇宙速度
v=
Gm r
=
0.82GM =
0.95R
0.82 0.95
v1
=7.3km/s
课堂小结：
１、在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时 才能成为一颗人造地球卫星。 ２、人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨
道半径的关系
３、第一宇宙速度即为人造地球卫星在地面附 近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。
人造卫星、宇宙速度
学习目标：
１、了解人造地球卫星的发射。
２、掌握人造地球卫星的加速度、线速度、 周期、角速度与运行半径的关系 ３、了解第一宇宙速度 ４、掌握同步卫星围绕地球的运动的规律
引入新课:
人类自古就有征服太空的梦想
神 舟 飞 船
引入新课:
世人瞩目的载人神舟飞船发射成功，振奋中华 民族的心，中国向航天大国又迈进的一大步．
5、同步卫星的发射过程。
T
例题分析：
1、利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达式 v= gR
推导：地球表面的物体所受的重力大约等于万有引
力，而第一宇宙速度又是指近地卫星的环绕速度，并 且其轨道半径近似等于地球的半径R，由于卫星运动 所需的向心力是由万有引力提供，则：
GMm mg≈
R2
mg = mV2
3、同步卫星只有一个轨道，且这个轨道一定在赤道的上
空。轨道高度按下式来计算：
= GMm
(R+h)2
m 4π2 T2
(R+h)
GMm mg≈
R2
3
h = GMT2 －R=3.56×107m
4π2
3
= h R2gT2 －R
4π2
4、同步卫星的运行速度：V=ω(R+h) = 2π (R+h)=3.1km/s
2、角速度随轨道半径的关系：
GMm = mω2r
r2
ω=
GM r3
可见：卫星绕行的角速度随轨道半径增大而减小。
3、周期随轨道半径的关系：
= GMm
r2
m 4π2 T2
r
= T
4π2r3
GM
可见：卫星绕行的周期随轨道半径增大而增大。
三、宇宙速度
1、第一宇宙速度
(1)推导：设地球和卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为 r，卫星 运动的速度为V.
r
mg =
mV2 R
v = gR
(g地面处的重力加速度，R是地球半径)
2、下列说法是否正确？为什么？
①人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减
小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。
解：由公式
V=
GM r
和 T=
2p R
v
可知，
线速度将逐渐变大，周期将逐渐将变小。该说法是错误的。
②因为高轨道卫星的运行速度小，所以高轨道卫星需要的发 射速度也较小。
由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以，
GMm = mV2
r2
r
1
从上式可Hale Waihona Puke Baidu看出: V r
V=
GM r
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
对于靠近地面的卫星(近地卫星)，可以认为此时的r近似等 于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：
V=
GM R
=
6.67×10－11×5.89×1024 6.37×106
地球
V1=7.9km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
(4)地球卫星的发射速度和绕行速度的区别：
人造地球卫星距地心越远（轨道越高），它的运行速度就
越小。但是向高轨道发射人造地球卫星却比向低轨道发射人造 地球卫星要困难。因为向高轨道发射人造地球卫星，火箭要克 服地球对它的引力做更多的功，因此就需要更大的发射速度。
究竟怎样才能发射一颗卫星呢？
V0
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
一、人造卫星：
在地球上抛出的物体，当它的速度足够 大时，物体就永远不会落到地面上，它将围 绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。 简称人造卫星。
V0
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
问:人造地球卫星遵循的运动规律如何?
四、同步卫星(又叫同步通信卫星或通信卫星)
同步卫星
四、同步卫星(又叫同步通信卫星或通信卫星)
1、同步卫星围绕地球的运动和地球的自转运动是同步的。 同步卫星环绕地球的旋转的角速度和周期跟地球的自 转运动的角速度和周期是是相同的。
T=24小时=86400秒 2、同步卫星只能定点在赤道的上空。并且，同步卫星环 绕地球的旋转方向跟地球的自转方向相同，自西向东。
二.人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系
基本思路：把卫星围绕地球的运动看成是一种匀速圆周运动，则所受的引 力充当其作圆周运动的向心力。
二.人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨道半径的关系
1、线速度随轨道半径的关系：
GMm = mV2
r2
r
V=
GM r
可见：卫星绕行轨道半径越大，绕行速度越小。
金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是
多大？
解：设地球半径为R，金星的半径为r=0.95R，地球质量为M，金星质量
m=0.82M，地球的重力加速度g0=9.8m/s,地球的第一宇宙速度为V1=7.9m/s。
金星表面重力加速度
g =G m
r2
=.
0.82GM 0.952R2
=
0.82 0.952
=7.9×103m/s =7.9km/s
(2) 定义：这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆 周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度。
（第一宇宙速度是人造地球卫 星的最大绕行速度，也是最小 发射速度。）
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
(3)如果人造地球卫星进入地面
附近的轨道速度大于7.9km/s， 而小于11.2km/s，它绕地球运动 的轨迹是椭圆。
解：虽然距地面高的卫星运行速度比靠近地面的卫星运行 速度小，但是，向高轨道发射卫星却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 引力做更多的功，所以高轨道卫星需要的发射速度比低轨 道卫星的发射速度大。该说法是错误的。
3、金星的半径是地球半径的0.95倍，质量是地球的0.82倍，
g0
=8.9m/s2
金星第一 宇宙速度
v=
Gm r
=
0.82GM =
0.95R
0.82 0.95
v1
=7.3km/s
课堂小结：
１、在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时 才能成为一颗人造地球卫星。 ２、人造卫星的绕行速度、角速度、周期和轨
道半径的关系
３、第一宇宙速度即为人造地球卫星在地面附 近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。
人造卫星、宇宙速度
学习目标：
１、了解人造地球卫星的发射。
２、掌握人造地球卫星的加速度、线速度、 周期、角速度与运行半径的关系 ３、了解第一宇宙速度 ４、掌握同步卫星围绕地球的运动的规律
引入新课:
人类自古就有征服太空的梦想
神 舟 飞 船
引入新课:
世人瞩目的载人神舟飞船发射成功，振奋中华 民族的心，中国向航天大国又迈进的一大步．
5、同步卫星的发射过程。
T
例题分析：
1、利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达式 v= gR
推导：地球表面的物体所受的重力大约等于万有引
力，而第一宇宙速度又是指近地卫星的环绕速度，并 且其轨道半径近似等于地球的半径R，由于卫星运动 所需的向心力是由万有引力提供，则：
GMm mg≈
R2
mg = mV2
3、同步卫星只有一个轨道，且这个轨道一定在赤道的上
空。轨道高度按下式来计算：
= GMm
(R+h)2
m 4π2 T2
(R+h)
GMm mg≈
R2
3
h = GMT2 －R=3.56×107m
4π2
3
= h R2gT2 －R
4π2
4、同步卫星的运行速度：V=ω(R+h) = 2π (R+h)=3.1km/s
2、角速度随轨道半径的关系：
GMm = mω2r
r2
ω=
GM r3
可见：卫星绕行的角速度随轨道半径增大而减小。
3、周期随轨道半径的关系：
= GMm
r2
m 4π2 T2
r
= T
4π2r3
GM
可见：卫星绕行的周期随轨道半径增大而增大。
三、宇宙速度
1、第一宇宙速度
(1)推导：设地球和卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为 r，卫星 运动的速度为V.
r
mg =
mV2 R
v = gR
(g地面处的重力加速度，R是地球半径)
2、下列说法是否正确？为什么？
①人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减
小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。
解：由公式
V=
GM r
和 T=
2p R
v
可知，
线速度将逐渐变大，周期将逐渐将变小。该说法是错误的。
②因为高轨道卫星的运行速度小，所以高轨道卫星需要的发 射速度也较小。
由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以，
GMm = mV2
r2
r
1
从上式可Hale Waihona Puke Baidu看出: V r
V=
GM r
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
对于靠近地面的卫星(近地卫星)，可以认为此时的r近似等 于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：
V=
GM R
=
6.67×10－11×5.89×1024 6.37×106
地球
V1=7.9km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
(4)地球卫星的发射速度和绕行速度的区别：
人造地球卫星距地心越远（轨道越高），它的运行速度就
越小。但是向高轨道发射人造地球卫星却比向低轨道发射人造 地球卫星要困难。因为向高轨道发射人造地球卫星，火箭要克 服地球对它的引力做更多的功，因此就需要更大的发射速度。