6-5宇宙航行(完美版)

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26日星期日嫦娥奔月§6.5宇宙航行各种各样的卫星……§6.5宇宙航行2020年4月26日星期日一、人造卫星的发射原理1、牛顿设想：抛出速度很大时，物体不会落回地面§6.5宇宙航行2、人造卫星绕地球匀速圆周运动的原因人造卫星受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。3、人造卫星的运行规律设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a与轨道半径r的关系r(a、V、ω、T)§6.5宇宙航行卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：rGM(3)由得：ω＝3rGM(4)由得：Ｔ＝可见：卫星运动情况(a、V、ω、T)是由r惟一决定(2)由得：ｖ＝GMmr2=mv2rGMmr2=mω2rGMmr2=m()r２πT2GM4π2r3(1)由得：a＝GMmr2=maGMr2记忆口诀：“高轨低速长周期”§6.5宇宙航行1234v1v2=v3v4T1T2=T3T4ω1ω2=ω3ω4人造地球卫星的运动规律§6.5宇宙航行练习：对于绕地球运动的人造卫星：（1）离地面越高，线速度越——（2）离地面越高，周期越——（3）离地面越高，角速度越——（4）离地面越高，向心加速度越—小长小小§6.5宇宙航行两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量不相等，轨道半径之比r1:r2=1:4,则它们的(1)线速度大小之比v1:v2=(2)周期之比T1:T2=课堂训练rGMv1:2GMrT328:1§6.5宇宙航行2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为V1、V2。则V1与V2之比等于()A.B.C.D.3132RR21RR2221RR21RR高考链接：2012山东理综第15题B§6.5宇宙航行2020年4月26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26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宇宙航行三、近地卫星近地卫星是指卫星的轨道半径近似等于地球半径，其周期约为84分钟。其向心力由万有引力提供。§6.5宇宙航行2020年4月26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宇宙航行四、地球同步卫星1、定义所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星，同步卫星必须位于赤道平面内，且到地面的高度一定。rvωTa“全部固定”§6.5宇宙航行圆轨道在赤道平面，即在赤道的正上方；周期与地球自转周期相同，为24小时；绕行方向为自西向东。大家能否计算出同步卫星的高度，线速度呢？§6.5宇宙航行2、地球同步卫星的运行特征可概括为四个一定①定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内；②定周期,即运行周期等于地球自转周期（24h）③定高度，即离地面高度一定（h=36000km）④定速度，即运行速度一定（v≈3.1km/s）§6.5宇宙航行3、同步卫星的应用：主要用于通信3颗同步卫星可实现全球覆盖所以也叫通信卫星§6.5宇宙航行2020年4月26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。§6.5宇宙航行§6.5宇宙航行人造卫星的轨道§6.5宇宙航行2020年4月26日星期日甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是()A．甲的周期大于乙的周期B．乙的速度大于第一宇宙速度C．甲的加速度小于乙的加速度D．甲在运行时能经过北极的正上方高考链接：2011山东理综第17题AC