宇宙航行人造卫星的发射原理二.ppt

* * 5 宇宙航行 一、人造卫星的发射原理 二、宇宙速度 三、人造卫星的运动规律 四、人造卫星的超重和失重 五、地球同步卫星 5 宇宙航行 牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面 一、人造卫星的发射原理 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？ 卫星离地心越远，它运行的速度越慢。 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？ M=5.98×1024kg 1、第一宇宙速度： (环绕速度） V1=7.9km/s 地球 11.2km/sv7.9km/s 2、第二宇宙速度：　　　　　(脱离速度) V2=11.2km/s V3=16.7km/s 3、第三宇宙速度：（逃逸速度） →人造行星 →人造恒星 人造卫星 二、宇宙速度 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。 r↗ v↘ 近地卫星 其它卫星 ①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度为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 练习： 求近地卫星的周期 我们能否发射一颗周期为80min的卫星呢？ 法二： 在某星球表面上以v0竖直上抛一物体，经时间t回到抛出点，问在此星球上至少以多大的速度水平抛出该物，才能是该物不再回到星球上？（设星球的半径为R） 例题分析 竖直上抛 近地运行 抛体运动与万有引力综合 三、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 = GM/r2 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 凡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=向心力 例题分析 人造卫星的超失重问题 在火箭的实验平台上放有测试仪器，火箭起动后以g/2的加速度竖直匀加速上升，到某一高度时仪器对平台的压力为起动前对平台压力的17/18，求：此时火箭离地面的高度？（已知地球半径为R,地面重力加速度为g) 地面时： 空中时： 在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机外表面，有一隔热陶磁片自动脱落，则（　　　　） A、陶磁片做平抛运动 B、陶磁片做自由落体运动 C、陶磁片按原轨道做匀速圆周运动 D、陶磁片做圆周运动，逐渐落后于航天飞机 C 例题分析 　完全解读P136第10题 四、地球同步卫星 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＝24h 2、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，卫星离地面高度及线速度均为定值。 h v F引 同步卫星 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。 h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s T=27天 h≈0 r=6.4×106m v=7.9km/s T=84分钟 同步卫星 近地卫星 月球 近地卫星、同步卫星、月球三者比较 赤道轨道 极地轨道 倾斜轨道 同步轨道 自转轴 1999年5月10日，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为  A、11.2km／s B、7.9km／s  C、7.4km／s D、2.1km／s C 例题分析 用m表示地球通讯卫星（同步卫星）的质量，h表示它离开地面的高度，R0表示地球的半径，g0表示地面处的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，则通讯卫星所受的地球对它的万有引力的大小为 [ ] B C 例题分析 同步卫星离地距离r，运行速率为V1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为V2，地球半径为R，则 A、 B、C、 D、 例题分析 AD 11.我国自行研制发射的“风云一号”“风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为T1=12 h；“风云二号”是同步轨道卫