34人造卫星 宇宙速度课件.ppt

第四节 人造卫星 宇宙速度 一、人造地球卫星的原理 * 演示1 将物体水平抛出，初速度越大，落地时飞行距离越远 如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永不落地，成为绕地球运动的人造卫星 人造卫星绕地球运动的向心力由地球引力提供 地面重力加速度大小为9.8m/s2，地球平均半径为6.4×106m，试估算卫星贴近地球表面飞行的线速度v和周期T（取两位有效数字） 设地球质量为M，人造卫星质量为m、轨道半径（卫星到地心的距离）为r、运动速度v，地面重力加速度为g，地球半径为R。地面上的物体，所受引力 近似等于其重力 地球对卫星的引力提供向心力，卫星的运动速度有 思考：人造卫星有哪些可能的轨道？ 地球球心位于卫星轨道圆心或轨道的焦点上 二．宇宙速度 1．第一宇宙速度 r 越大，卫星离地心越远，卫星的运动速度越小 设地球质量为M，人造卫星质量为m、轨道半径（卫星到地心的距离）为r、运动速度v，地球对卫星的引力提供向心力，有 r1 r2 靠近地面运动的卫星，可认为卫星到地心的距离r 近似等于地球半径R，此时卫星的速度 卫星进入地面附近轨道绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度v1 v1 2．第二宇宙速度 当卫星进入地面附近轨道的速度大于7.9km/s而小于11.2 km/s，卫星的轨道就变成一个椭圆 当卫星进入地面附近轨道的速度大于或等于11.2 km/s，卫星就挣脱地球引力束缚，绕太阳运动．这叫做第二宇宙速度 当卫星进入地面附近轨道的速度大于或等于16.7 km/s，卫星就挣脱太阳引力束缚．这叫做第三宇宙速度 3．第三宇宙速度 三个宇宙速度都是卫星进入地面附近轨道的速度．故又叫做发射速度． 第一宇宙速度是卫星的最小发射速度．又是卫星的最大环绕运行速度． 三．地球同步卫星 同步:卫星的运行周期与地球自转的周期相同，相对地面静止．T=86400s 条件:、 ①轨道平面与地球赤道平面重合； ②轨道高度一定 地球质量M=5.98×1024kg，地球平均半径为6.4×106m，试估算同步卫星轨道高度h（取两位有效数字） 三、绕行天体及卫星发射问题 1.卫星的运行速度、加速度 R增大V减小 2. 卫星的轨道平面 以地心为圆心 3.卫星的发射 轨道越高，发射速度越大 4.同步通讯卫星 T=24h H=36000km 赤道上空 5。同步通讯卫星的发射 6。卫星变轨及回收 卫星加速后离心运动变大轨道，稳定后速度比以前小 卫星的运动状态 注意: (1). 万有引力全部用于提供卫星绕地运行的向心力, 卫星处于完全失重状态. (2).在卫星上,有如下实验不能进行:用天平测质量;用弹簧称量物体的重力，测量液体压强等. M m r 设卫星的质量为m;轨道半径r;线速度V; 1.A人造地球卫星的轨道半径越大，则( ) A.速度越小，周期越小 B.速度越小，加速度越小 C.加速度越小,周期越大 D.角速度越小,加速度越大 答案：BC 2.A关于人造地球卫星的向心加速度的大小与圆周运动半径的关系的下述说法中正确的是 ( ) A.由公式F=mrω2得向心力大小与半径成正比 B.由公式F=mωv2／r得向心力大小与半径成反比 C.由公式F=mωv得向心力大小与半径无关 D.由公式F=GmM/r2得向心力大小与半径的平方成反比 答案：D 3.A1999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 答案：C （3）关于地球同步卫星，下列说法正确的是：[ ] ??? A．它一定在赤道上空运行 ??? B．它的高度和运动速率各是一个确定值 ??? C．它的线速度大于第一宇宙速度 ??? D．它的向心加速度小于9.8m/s2 ABD (4)月球绕地球公转的轨道半径为R，周期约为30天，一颗人造地球卫星绕地球旋转的轨道半径为R/4，则此卫星绕地球运行的周期最接近：[ ] ???? A．1天 B．2天 C．4天 D．8天 C