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高中物理教科版 (2019)必修 第二册4 人造卫星宇宙公开课ppt课件
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这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第二册4 人造卫星宇宙公开课ppt课件，文件包含教科版2019高一物理必修第二册341《人造卫星宇宙速度》课件pptx、教科版2019高一物理必修第二册342《卫星变轨问题双星问题》课件pptx等2份课件配套教学资源，其中PPT共48页， 欢迎下载使用。
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。
实际上，早在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
你知道这个速度有多大吗？
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2 )
法一：万有引力提供物体做圆周运动的向心力
法二：在地面附近，重力提供物体做圆周运动的向心力
思考：1.向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比,哪个需要的发射速度大？为什么？2.高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？
注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念
发射速度 指被发射物体离开地面时的速度
运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度
第一宇宙速度（ V1=7.9km/s ）
思考：卫星的 的关系
近地卫星的周期是多大？
理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。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（逃逸速度）。
达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于 16.7 km/s， 这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。
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
1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功
2020年7月23日发射升空，2021年5月15日成功实现软着陆在火星表面 。
1.赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
3.任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。
所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。
轨道平面一定：赤道平面周期与角速度一定：T=24h轨道半径一定:r=6.6R线速度大小一定:v=3.08km/s运转方向一定:自西向东向心加速度的大小一定:
三、同步卫星的几个定植
主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。
题组一 卫星运行参量的分析与比较
题1 ［2020·山东潍坊高一检测］［多选］有两颗质量相同的人造地球卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB=1∶4，那么下列判断中正确的有（ ）A. 它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8B. 它们的运行线速度之比vA∶vB=4∶1C. 它们所受的向心力之比FA∶FB =4∶1D. 它们的运行角速度之比ωA∶ωB=8∶1
题3［2020·山东广饶一中高一检测］如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大
题6［2020·陕西榆林一中高一检测］如图7-4-3所示，卫星在椭圆轨道Ⅰ的近地点P处（距地面600 km），将发动机短时点火，实施变轨，变轨后卫星进入远地点高度约为37万千米的椭圆轨道Ⅱ，直接奔向月球，则卫星在近地点变轨后的运行速度（ ）A.大于7.9 km/sB.大于7.9 km/s，小于11.2 km/sC.大于11.2 km/s D.大于11.2 km/s，小于16.7 km/s
解析：第一宇宙速度为环绕速度，绕地球运动的速度为7.9 km/s；第二宇宙速度为脱离速度，是克服地球引力的速度为11.2 km/s；则卫星在近地点变轨后的运行速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s，B正确。
题9 如图所示，我国自主研发的北斗卫星导航系统由多颗卫星组成，包括分布于a类型轨道的同步轨道卫星、分布于b类型轨道的倾斜轨道卫星（与同步卫星轨道半径相同，轨道倾角55°）和分布于c类型轨道的中轨道卫星，中轨道卫星在3个互成120°的轨道面上做圆周运动。下列说法正确的是（ ） A.a类型轨道上的卫星相对于地面静止且处于平衡状态B.a类型轨道上的卫星运行速率等于b类型轨道上卫星的运行速率C.b类型轨道上的卫星也与地球保持相对静止D.三类卫星相比，c类型轨道上的卫星的向心加速度最小
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。
实际上，早在 1687 年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿就设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
你知道这个速度有多大吗？
思考：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km,地球表面重力加速度g=9.8m/s2 )
法一：万有引力提供物体做圆周运动的向心力
法二：在地面附近，重力提供物体做圆周运动的向心力
思考：1.向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比,哪个需要的发射速度大？为什么？2.高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？
注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念
发射速度 指被发射物体离开地面时的速度
运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度
第一宇宙速度（ V1=7.9km/s ）
思考：卫星的 的关系
近地卫星的周期是多大？
理论研究指出，在地面附近发射飞行器，如果速度大于 7.9 km/s，又小于 11.2 km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。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（逃逸速度）。
达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器，如果要使其挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于 16.7 km/s， 这个速度叫作第三宇宙速度（脱离速度）。
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
1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功
2020年7月23日发射升空，2021年5月15日成功实现软着陆在火星表面 。
1.赤道轨道：卫星的轨道与赤道共面，卫星始终处于赤道正上方。
3.任意轨道：卫星的轨道与赤道平面成某一角度。
2.极地轨道：卫星的轨道与赤道平面垂直，卫星经过两极上空。
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类：
指卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。
指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做匀速圆周运动，周期T=24h。
所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道，即同步卫星轨道平面与赤道平面重合。
轨道平面一定：赤道平面周期与角速度一定：T=24h轨道半径一定:r=6.6R线速度大小一定:v=3.08km/s运转方向一定:自西向东向心加速度的大小一定:
三、同步卫星的几个定植
主要用于通信，故也称通信卫星。3颗同步卫星可实现全球覆盖,为了使同步卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置一颗同步卫星，也就是说，地球上空只能放下120颗同步卫星。截止2012年，已发射100多颗。
题组一 卫星运行参量的分析与比较
题1 ［2020·山东潍坊高一检测］［多选］有两颗质量相同的人造地球卫星A、B，其轨道半径分别为RA、RB，RA∶RB=1∶4，那么下列判断中正确的有（ ）A. 它们的运行周期之比TA∶TB=1∶8B. 它们的运行线速度之比vA∶vB=4∶1C. 它们所受的向心力之比FA∶FB =4∶1D. 它们的运行角速度之比ωA∶ωB=8∶1
题3［2020·山东广饶一中高一检测］如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大
题6［2020·陕西榆林一中高一检测］如图7-4-3所示，卫星在椭圆轨道Ⅰ的近地点P处（距地面600 km），将发动机短时点火，实施变轨，变轨后卫星进入远地点高度约为37万千米的椭圆轨道Ⅱ，直接奔向月球，则卫星在近地点变轨后的运行速度（ ）A.大于7.9 km/sB.大于7.9 km/s，小于11.2 km/sC.大于11.2 km/s D.大于11.2 km/s，小于16.7 km/s
解析：第一宇宙速度为环绕速度，绕地球运动的速度为7.9 km/s；第二宇宙速度为脱离速度，是克服地球引力的速度为11.2 km/s；则卫星在近地点变轨后的运行速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s，B正确。
题9 如图所示，我国自主研发的北斗卫星导航系统由多颗卫星组成，包括分布于a类型轨道的同步轨道卫星、分布于b类型轨道的倾斜轨道卫星（与同步卫星轨道半径相同，轨道倾角55°）和分布于c类型轨道的中轨道卫星，中轨道卫星在3个互成120°的轨道面上做圆周运动。下列说法正确的是（ ） A.a类型轨道上的卫星相对于地面静止且处于平衡状态B.a类型轨道上的卫星运行速率等于b类型轨道上卫星的运行速率C.b类型轨道上的卫星也与地球保持相对静止D.三类卫星相比，c类型轨道上的卫星的向心加速度最小
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