高一物理必修二§6-5宇宙航行LI

第六章万有引力与航天§6.5宇宙航行§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日嫦娥奔月§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日敦煌飞天的美丽壁画§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日外国人的“飞天”梦§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星2003年10月15日，神州五号载人宇宙飞船发射升空§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日一、人造卫星的发射原理牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？22MmvGmrrGMvr卫星离地心越远，它运行的速度越小。1rv§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日112466.67105.891016.3710/7.9/GMRvmskms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。近地面的卫星的速度是多少呢？11226.6710/GNmkg已知：66.3710Rm245.8910Mkg§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日二、宇宙速度1、第一宇宙速度：(环绕速度）V1=7.9km/s地球11.2km/sv7.9km/s2、第二宇宙速度：(脱离速度)V2=11.2km/sV3=16.7km/s3、第三宇宙速度：（逃逸速度）17.9/GMvkmsR17.9/vgRkms法二：211.2/vkms316.7/vkms→人造行星→人造恒星人造卫星概念辨析发射速度和运行速度1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。1GMvrr↗v↘①宇宙速度均指发射速度②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日三、人造卫星的运动规律22(2)MmGmrr地由22(1)MmvGmrr地由222(3)4MmGmrrT地由:GMvr地得3:GMr地得3:2rTGM地得第六章万有引力与航天FF1F2人造卫星的轨道§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日练习：求近地卫星的周期631124(6.3710)23.146.67105.9810s地GMrT3235.061084.3mins我们能否发射一颗周期为80min的卫星？§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日四、人造卫星的超重和失重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§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日五、地球同步卫星h练习:求同步卫星离地面高度1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日223242GM2()(R)(R)R3.6104hmmhhTGMThkm卫地卫地地地地设卫星离地面高度为由解得h练习：求同步卫星离地面高度地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h？5.6R地§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日地球同步卫星的特点:1、所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。2、对同步卫星：其r、h、v、ω、T、g'均为确定值5.6R地赤道轨道极地轨道倾斜轨道同步轨道自转轴人造卫星的轨道§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日§6.5宇宙航行2020年4月19日星期日为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。222=MmmgGrMmvGmrr凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:重力=万有引力万有引力=向心力hrRhg向式中：是高空处的重力加速度，也即a