人造衛(wèi)星宇宙速度

1、關于人造衛(wèi)星宇宙速度第1頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四1970年4月24日這是一首中國人熟悉的樂曲第2頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四嫦娥奔月 敦煌飛天的壁畫第3頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四萬戶飛天 神話：千里眼 順風耳第4頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四討 論： 地面上的物體，怎樣才能發(fā)射上太空呢？第5頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四牛頓的手稿 一、牛頓的設想-發(fā)射人造衛(wèi)星原理 1、牛頓對發(fā)射人造衛(wèi)星的構(gòu)想： 從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次

2、大，落點也就一次比一次離山腳遠。如果沒有空氣阻力，當速度足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將繞地球旋轉(zhuǎn)成為一顆繞地球運動的人造地球衛(wèi)星。第6頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四牛頓人造地球衛(wèi)星的設想圖v平拋洲際導彈人造衛(wèi)星增大第7頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四 在地球上拋出的物體，當它的速度足夠大時，物體就永遠不會落回地面上，它將圍地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆人造地球衛(wèi)星簡稱人造地球衛(wèi)星。 （簡稱：人造衛(wèi)星）二、人造地球衛(wèi)星第8頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四想一想: 物體初速度達到多大時就可以成為一顆人造衛(wèi)星呢?第9頁，

3、共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四2.人造衛(wèi)星繞地球運行的動力學原因 人造衛(wèi)星繞地球運行時，做勻速圓周運動，人造衛(wèi)星需要向心力由萬有引力提供。 第10頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四rRvF引 設地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m,衛(wèi)星到地心的距離為r,求：衛(wèi)星運動的線速度，角速度，周期?3.1人造衛(wèi)星的運行速度第11頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四 已知地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，萬有引力提供向心力，則：3.1人造衛(wèi)星的運行速度第12頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四 不同軌道上運行的衛(wèi)星

4、，軌道半徑越大，線速度越小、角速度越小、向心加速度越小、 周期越長。線速度、角速度和周期與軌道半徑的關系呢？ 第13頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四 3.2 宇宙速度討論: 高軌道上運行的衛(wèi)星速度小，是否越容易發(fā)射呢？ 這取決于衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運行速度。第14頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四問題與思考 要使衛(wèi)星在離地面更遠的軌道上運行，則需要更（ ）的發(fā)射速度，來到新軌道上的運行速度變（ ）。 大小第15頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四1.第一宇宙速度 地球半徑R地=6400km，地球質(zhì)量M=5.981024k

5、g 近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度（在軌道上的運行速度）第一宇宙速度 。最小的發(fā)射速度 ， 最大的環(huán)繞速度. 要發(fā)射一顆軌道半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s 。但所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度都必須小于7.9km/s。所以第一宇宙速度是：3.2 宇宙速度第16頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四3.2 宇宙速度分析: 當衛(wèi)星在地面附近繞地球運行，軌道半徑r即為地球半徑R地, 在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動的衛(wèi)星近地衛(wèi)星。第17頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四討論： 當衛(wèi)星運行的速度大于7.9km/s ，衛(wèi)星還能繞地球做圓周運動？第18頁，共4

6、0頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四3.2 宇宙速度2.第二宇宙速度（脫離速度） 意義：物體剛好能克服地球的引力作用，離開地球而繞太陽運動的速度。 注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運動的軌跡不是圓，而是橢圓；等于或大于11.2km/s時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行。大?。簐2=11.2km/s第19頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四意義：物體剛好能擺脫太陽引力的束縛而飛到太陽系以外的速度。 注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于或等

7、于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。3.2 宇宙速度2.第三宇宙速度（逃逸速度）大?。簐3=16.7km/s第20頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真-世界航天 第21頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真-中國航天 第22頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真 我國發(fā)射的人造衛(wèi)星類型第23頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真-同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星： 與地球自轉(zhuǎn)同步,相對于地面靜止的人造衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星。 ，（2）所

8、有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道平面上.特點：第24頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真地球衛(wèi)星軌道赤道傾斜軌道同步軌道同步衛(wèi)星極地軌道氣象衛(wèi)星第25頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真-同步衛(wèi)星第26頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真-同步衛(wèi)星 （2）所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個確定軌道上.地球同步衛(wèi)星特點：（1）線速度、角速度、周期（T=24h） 、軌道半徑都是唯一確定的.第27頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真-同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星離地面高度為h，地

9、球半徑為R地，第28頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四三顆同步衛(wèi)星反射信號可以覆蓋整個赤道 大約3度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，地球的同步通訊衛(wèi)星只能有120顆?？梢娍臻g位置也是一種資源。第29頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真地球衛(wèi)星軌道赤道傾斜軌道同步軌道同步衛(wèi)星極地軌道氣象衛(wèi)星第30頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四第31頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天h0r=6.4

10、106mv=7.9km/sT=84分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較第32頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四h0R=6.4x106mT=24hh=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、地球赤道上物體三者比較赤道上的物體第33頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四4、夢想成真-中國航天 伴隨著“神舟五號的發(fā)射成功，中國已正式啟動“嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程第34頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四

11、神五發(fā)射衛(wèi)星發(fā)射的軌跡三、人造地球衛(wèi)星的變軌第35頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四向高軌道變軌第36頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四第37頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四v1v2v3v4v2v1v4v3v1v4v2v1v4v3衛(wèi)星的變軌AB已知小圓半徑為R,周期為T,大圓半徑為r,你能求出衛(wèi)星從A運動到B的時間嗎？試比較下列各處速度和加速度的大小a1 = a2 a3 = a4第38頁，共40頁，2022年，5月20日，18點46分，星期四 盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對于宇宙之久長，