人造衛(wèi)星 宇宙速度課件

一、人造地球衛(wèi)星的原理一、人造地球衛(wèi)星的原理演示演示1將物體水平拋出，初速度越大，落地時飛行距離越遠將物體水平拋出，初速度越大，落地時飛行距離越遠如果沒有空氣阻如果沒有空氣阻力，當速度足夠力，當速度足夠大時，物體就永大時，物體就永不落地，成為繞不落地，成為繞地球運動的人造地球運動的人造衛(wèi)星衛(wèi)星人造衛(wèi)星繞地球人造衛(wèi)星繞地球運動的向心力由運動的向心力由地球引力提供地球引力提供 地面重力加速度大小為地面重力加速度大小為9.8m/s2，地球平均半徑為，地球平均半徑為6.4106m，試估算衛(wèi)星貼近地球表面飛行的線速度，試估算衛(wèi)星貼近地球表面飛行的線速度v和和周期周期T（取兩位有效數(shù)字）（取兩位有效數(shù)字）rvmrMmG22gRrGMv設(shè)地球質(zhì)量為設(shè)地球質(zhì)量為M，人造衛(wèi)星質(zhì)量為，人造衛(wèi)星質(zhì)量為m、軌道半徑（衛(wèi)星到、軌道半徑（衛(wèi)星到地心的距離）為地心的距離）為r、運動速度、運動速度v，地面重力加速度為，地面重力加速度為g，地，地球半徑為球半徑為R。地面上的物體，所受引力。地面上的物體，所受引力 近似等于其重力近似等于其重力地球?qū)πl(wèi)星的引力提供向心力，衛(wèi)星的運動速度有地球?qū)πl(wèi)星的引力提供向心力，衛(wèi)星的運動速度有g(shù)mRmMG22gRGM km/s9.7104.68.96vRT236109.7104.614.32s101.53min85思考：人造衛(wèi)星有哪些可能的軌道？思考：人造衛(wèi)星有哪些可能的軌道？地球球心位于衛(wèi)星軌道圓心或軌道的焦點上地球球心位于衛(wèi)星軌道圓心或軌道的焦點上二宇宙速度二宇宙速度1第一宇宙速度第一宇宙速度r 越大，衛(wèi)星離地心越遠，越大，衛(wèi)星離地心越遠，衛(wèi)星的運動速度越小衛(wèi)星的運動速度越小rvmrMmG22rGMv 設(shè)地球質(zhì)量為設(shè)地球質(zhì)量為M，人造衛(wèi)星質(zhì)量為，人造衛(wèi)星質(zhì)量為m、軌道半徑（衛(wèi)星、軌道半徑（衛(wèi)星到地心的距離）為到地心的距離）為r、運動速度、運動速度v，地球?qū)πl(wèi)星的引力提，地球?qū)πl(wèi)星的引力提供向心力，有供向心力，有r1r26241111037.61089.51067.6RGMv靠近地面運動的衛(wèi)星，可認為衛(wèi)星到地心的距離靠近地面運動的衛(wèi)星，可認為衛(wèi)星到地心的距離r 近似近似等于地球半徑等于地球半徑R，此時衛(wèi)星的速度，此時衛(wèi)星的速度衛(wèi)星進入衛(wèi)星進入地面附近地面附近軌道繞地球軌道繞地球做勻速圓周運動所必須具有的做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度速度，叫第一宇宙速度v1v1km/s9.73107.612第二宇宙速度第二宇宙速度當衛(wèi)星進入地面附近軌道的速度大于當衛(wèi)星進入地面附近軌道的速度大于7.9km/s而小于而小于11.2 km/s，衛(wèi)星的軌道就變成一個橢圓，衛(wèi)星的軌道就變成一個橢圓當衛(wèi)星進入當衛(wèi)星進入地面附近地面附近軌道軌道的速度大于或等的速度大于或等于于11.2 km/s，衛(wèi)星就，衛(wèi)星就掙脫地球引力束縛，掙脫地球引力束縛，繞太陽運動這叫做繞太陽運動這叫做第二宇宙速度第二宇宙速度當衛(wèi)星進入地面附近軌道的速度大于或等于當衛(wèi)星進入地面附近軌道的速度大于或等于16.7 km/s，衛(wèi)星就掙脫太陽引力束縛這叫做第三宇宙速度衛(wèi)星就掙脫太陽引力束縛這叫做第三宇宙速度3第三宇宙速度第三宇宙速度三個宇宙速度都三個宇宙速度都是衛(wèi)星進入地面是衛(wèi)星進入地面附近軌道的速附近軌道的速度故又叫做發(fā)度故又叫做發(fā)射速度射速度第一宇宙速度是第一宇宙速度是衛(wèi)星的最小發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度又是衛(wèi)星速度又是衛(wèi)星的最大環(huán)繞運行的最大環(huán)繞運行速度速度三地球同步衛(wèi)星三地球同步衛(wèi)星同步同步:衛(wèi)星的運行周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同，相對地面衛(wèi)星的運行周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同，相對地面靜止靜止T=86400s條件條件:、軌道平面與地軌道平面與地球赤道平面重合；球赤道平面重合；軌道高度一定軌道高度一定km106.34RrhrTmrMmG22)2(3224GMTr m102.486.94)1064.8(1098.51067.673242411地球質(zhì)量地球質(zhì)量M=5.981024kg，地球平均半徑為，地球平均半徑為6.4106m，試估算同步衛(wèi)星軌道高度試估算同步衛(wèi)星軌道高度h（取兩位有效數(shù)字）（取兩位有效數(shù)字）三、三、繞行天體及衛(wèi)星發(fā)射問題繞行天體及衛(wèi)星發(fā)射問題1.衛(wèi)星的運行速度、加速度衛(wèi)星的運行速度、加速度R增大增大V減小減小2.衛(wèi)星的軌道平面衛(wèi)星的軌道平面以地心為圓心以地心為圓心3.衛(wèi)星的發(fā)射衛(wèi)星的發(fā)射軌道越高，發(fā)射速度越大軌道越高，發(fā)射速度越大4.同步通訊衛(wèi)星同步通訊衛(wèi)星T=24h T=24h H=36000kmH=36000km赤道上空赤道上空5。同步通訊衛(wèi)星的發(fā)射。同步通訊衛(wèi)星的發(fā)射6。衛(wèi)星變軌及回收。衛(wèi)星變軌及回收衛(wèi)星加速后離心運衛(wèi)星加速后離心運動變大軌道，穩(wěn)定動變大軌道，穩(wěn)定后速度比以前小后速度比以前小衛(wèi)星的運動狀態(tài)衛(wèi)星的運動狀態(tài) 注意注意:(1).萬有引力全部用于提供衛(wèi)星繞地運行萬有引力全部用于提供衛(wèi)星繞地運行的向心力的向心力,衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài).(2).(2).在衛(wèi)星上在衛(wèi)星上,有如下實驗不能進行有如下實驗不能進行:用天平測用天平測質(zhì)量質(zhì)量;用彈簧稱量物體的重力，測量液體壓強等用彈簧稱量物體的重力，測量液體壓強等.Mmr 設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m;m;軌道半徑軌道半徑r;r;線速度線速度V;V;1.A人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則()A.速度越小，周期越小速度越小，周期越小 B.速度越小，加速度越小速度越小，加速度越小C.加速度越小加速度越小,周期越大周期越大 D.角速度越小角速度越小,加速度越大加速度越大答案：答案：BC2.A關(guān)于人造地球衛(wèi)星的向心加速度的大小與圓周運動半徑的關(guān)系的關(guān)于人造地球衛(wèi)星的向心加速度的大小與圓周運動半徑的關(guān)系的下述說法中正確的是下述說法中正確的是()A.由公式由公式F=mr2得向心力大小與半徑成正比得向心力大小與半徑成正比B.由公式由公式F=mv2r得向心力大小與半徑成反比得向心力大小與半徑成反比C.由公式由公式F=mv得向心力大小與半徑無關(guān)得向心力大小與半徑無關(guān)D.由公式由公式F=GmM/r2得向心力大小與半徑的平方成反比得向心力大小與半徑的平方成反比答案：答案：D3.A1999年年5月月10日，我國成功地發(fā)射了日，我國成功地發(fā)射了“一箭雙星一箭雙星”，將，將“風云風云1號號”氣象氣象衛(wèi)星和衛(wèi)星和“實驗實驗5號號”科學(xué)實驗衛(wèi)星送入離地面科學(xué)實驗衛(wèi)星送入離地面870km的軌道，已知地球半徑為的軌道，已知地球半徑為6400km，這兩顆衛(wèi)星的運動速度約為，這兩顆衛(wèi)星的運動速度約為()A.11.2kmsB.7.9kms C.7.4kmsD.2.1kms答案：答案：C（3）關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是：）關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是：A它一定在赤道上空運行它一定在赤道上空運行 B它的高度和運動速率各是一個確定值它的高度和運動速率各是一個確定值 C它的線速度大于第一宇宙速度它的線速度大于第一宇宙速度 D它的向心加速度小于它的向心加速度小于9.8m/s2ABD(4)月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑為月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑為R，周期約為，周期約為30天，一天，一顆人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道半徑為顆人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道半徑為R/4，則此衛(wèi)，則此衛(wèi)星繞地球運行的周期最接近：星繞地球運行的周期最接近：A1天天 B2天天 C4天天 D8天天C