人造卫星 宇宙速度 ppt课件

面捆绑了47支“飞龙”火箭，试图乘坐它上天
飞行。万户坐到椅子内，手持两只大风筝，
万 户 飞 天
点燃火箭，“飞龙”火箭把座椅推向半空，随 风筝飞了起来，但很快一声爆炸，“飞天椅” 摔到山坡下，万户以生命为代价的尝试终告 失败。 万户是世界上第一个利用火箭向太空 搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借
助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因
此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了
纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球
上的一座环形火山命名为“万户山”。
万户飞天
地面上的物体，怎样才能成为人造 地球卫星呢？
300多 年前， 牛顿提 出设想
300年前牛顿的猜想
牛顿的手稿
×
思考讨论1:物体初速度达到多大时就可以成为一颗 人造卫星呢?
“东方红一号”中国第一颗人造地球卫星
能量分析： 飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力，轨道高度会逐渐降低，
由于阻力很小，轨道高度的变化很慢，卫星运行的每一圈仍可认 为是匀速圆周运动。
1、发射和回收阶段
发射 加速上升
超重
回收 减速下降 超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a=g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
1、如图所示，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
齐奥尔科夫斯基 —“宇宙航行之父”
前苏联发射的第一颗人造地球卫星
(A)通讯卫星
(B)气象卫星
（C）地球资源卫星
（D）第三颗“北斗”导航卫星
我国发射的人造卫星类型
人造卫星 宇宙速度
返回
(A)通讯卫星
(B)气象卫星
（C）地球资源卫星
（D）第三颗“北斗”导航卫星
一、理性的思维过程
从高山上用不同的 水平速度抛出物体， 速度一次比一次大， 落地点就一次比一 次远，当速度足够 大时，物体就将永 远不会落到地面上， 它将围绕地球旋转 成为一颗地球运动 的人造地球卫星。
3、在研究宇宙发展演变的理论中，有一种
学说叫做 "宇宙膨胀说"，这种学说认为万有引
力常量G在缓慢地减小。根据这一理论，在很
久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在
相比:( BC )
A、公转半径R 较大 B、公转周期T 较小 C、公转速率v 较大 D、公转角速度ω较小
一．卫星的发射 二.卫星的运行
3.4 人造卫星 宇宙速度
认识卫星
太阳
恒星
人造卫星
地球
月亮
行星 卫星
人造卫星 宇宙速度
• 1.万有引力定律的表达式？
• 2.行星运动向心力的来源？
• 3.小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨 迹将如何变化？
人造卫星 宇宙速度
外国人的飞天梦
嫦娥奔月
在14世纪中国明代，有一位叫万户的军
中工匠，制造了一把“飞天椅”，并在椅子后
高山
地球
人 造 1、在实验 卫 室组装飞船
星
的
飞船
发 射 过
分为轨道实 验仓、返回 仓、动力仓 三部分
程
：
2、将飞船装入运载火箭
3、飞船从总装 系统移向发射塔
4、飞船进入 发生勤务塔
5、发射升空
6、飞船飞行过程全解
梦想成真，展望未来
1957年10月4日，苏联发射 第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校 加加林乘坐东方一号载人飞 船进入太空，实现了人类进 入太空的梦想。 1969年7月20日，阿波罗11 号将人类送上了月球。
1、已知地表的重力加速度g，地球半径R
，地球自转周期T，求同步卫星距地面的高度
？
g 2 2
4R T h 3
2 R
2、同步卫星质量m，离地面高h，地球半
径R，地球表面的重力加速度g，地球自转角速
度ω；则同步卫星受地球的引力为：(B、C)
A、0
B、mgR2/(R+h)2
C、m 3 R2gω4 D、以上结论都不正确
人 造 卫 星
宇 宙 速 度
风雪中领命出征
卫星运行规律
假设：人造卫星质量为m，地球质量为M，
人造卫星到地心的距离为r。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
讨论：随着人造卫星到地心的距离为r的 m r
增大，卫星的线速度v、向心加速度a、角
M
速度w、周期T分别怎么变化？
GMm （1） r 2
GMm
（2）
r2 GMm
（3）
r2
v2 =m
我国的航天成就
1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空
2003年10月15日 神舟五号杨利伟
2005年10月12日 神舟六号 费俊龙聂海胜
2007年10月24日嫦娥 一号月球探测器发射 成功
2008年9月25日神舟 七号翟志刚刘伯明 景海鹏嫦娥卫星奔月
人造卫星 宇宙速度
人造卫星 宇宙速度
解答：
GMm r2
v2 =m r
r RE
m r RE M
∴
v
GM
GM
理想模型—匀速圆周运动
≈ 7.9km/s
r
RE
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最低 发射速度，叫做第一宇宙速度。
人造卫星的发射速度与轨迹：
宇宙速度
第一宇宙速度(环绕速度）：7.9km/s
卫星环绕地球飞行的最大速度（最大的环绕速度） 地球上发射卫星的最小发射速度 第二宇宙速度（脱离速度）：11.2km/s 卫星摆脱地球的引力，不再绕地球飞行 第三宇宙速度（逃逸速度）：16 .7km/s 卫星摆脱太阳的引力，飞出太阳系
V
宇宙速度
卫星的发射与回收
2 1
3
一、同步卫星的发射
发射过程： 1停泊轨道 2转移轨道
P
3静止轨道
12
Q
3
人造地球卫星的发射速度与环绕 速度之间的大小关系是：
1 1 .2 k m /s v 发 射 7 .9 k m /s v 环 绕
卫星变轨（动画演示）
人造卫星 宇宙速度
速度增加（F引＜F向心离心运动） 半径增大（F引为阻力）速度减小 新轨道r新＞r;V新＜V 速度减小（F引＞F向心向心运动） 半径减小（F引为动力）速度增大 新轨道r新＜r;V新＞V
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。则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，下列说法中正确的是（
r
ma
m2r
∴ v GM r
∴
a
GM r2
∴ GM
r3
理想模型—圆形轨道
r越大， 有： v越小， a越小，
GMm （4） r 2
m(2 )2 r ∴ T 2 r3
T
GM
w越小， T越大。
第一宇宙速度
假设：人造卫星质量为m，地球质量为M，人造卫 星到地心的距离为r。 已知：G=6.67×10-11N·m2/kg2,M=5.98×1024kg,RE=6.37×106m。 请问：靠近地面运行的人造卫星的飞行速度v是多少？