宇宙航行(高中物理必修二第六章第5节).ppt

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小发射速度，叫做第一宇宙速度。 卫星绕地球做匀速圆周运动时，是地球的引力提供向心力，卫星受到地球的引力方向指向地心，而做圆周运动的向心力方向始终指向圆心，所以卫星圆周运动的圆心和地球的地心重合。这样就存在三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方；②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空；③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。 1、同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（ ）。 A、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 B、它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的 C、它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 D、它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的。 2、已知地球的半径为R、自转角速度为ω、周期为T、地球的质量为M、地球表面的重力加速度为g0、万有引力常量为G，在赤道上空一颗相对地球静止的同步卫星离开地面的高度h有几种计算方法？列出全部的表达式。 3、设地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g，同步卫星的质量为m，离地心的距离为h，则同步卫星的环绕速度v为（ ）。 * * * * 第5节、宇宙航行 需要给物体以多大的速度，它才会不落回到地面呢? 从 高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。 以平抛运动为模型的推理过程 地球 牛顿人造卫星原理图 R 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路：向心力由地球对卫星的万有引力提供。 探究：要使一个物体在地面附近恰能围绕着地球做圆周运动，需要为它提供多大的速度? R 绕行速度： 指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。 发射速度： 指被发射物在地面附近离开发射装置时的水平初速度。 v环绕 v发射 难点突破：绕行速度与发射速度辨析 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度，叫第一宇宙速度，也叫地面附近的环绕速度。数值为7.9km/s。 1、第一宇宙速度是发射卫星的最小速度 （发射速度不能低于它，否则卫星将不能环绕地球做圆周运动而落回地面） 第一宇宙速度（环绕速度） 2、第一宇宙速度是最大的环绕速度 （在环绕地球做匀速圆周运动的所有可能速度中） 在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。 第二宇宙速度：11.2km/s 当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度叫第二宇宙速度。 第二宇宙速度（脱离速度） 第三宇宙速度: 16.7km/s 如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去 第三宇宙速度（逃逸速度） 1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星 我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星 2003年10月15日，神州五号载人宇宙飞船发射升空 人造地球卫星的运行轨道 地球同步卫星的特点 1、同步卫星与地球同步转动，又称静止卫星（相对地面静止） （1）周期、角速度与地球自转周期、角速度相同，所有同步卫星T=24h。 （2）轨道确定： 只能在赤道面的正上方，且为一定高度处。 F引 F1 F2 赤道平面 北 南 东 西 美国的间谍卫星 B A 先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地的圆轨道上，在卫星经过A点时点火加速（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆形转移轨道（该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的A，远地点为同步圆轨道上的B点），到达远地点时再次自动点火加速，进入同步轨道。两次点火过程都使卫星沿切线方向加速，并且点火时间很短。 发射同步卫星的一种程序 设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在A点短时间加速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点B时的速率为v3，在B点短时间加速后进入同步轨道后的速率为v4。试比较v1、v2、v3、v4的大小，并用小于号将它们排列起来。 发射同步卫星的一种程序 B v2 v3 A v4 v1 “神六”发射及运行过程可简化为：先由运载火箭将飞船送入椭圆轨道，然后在椭圆轨道的远地点A实施变轨，进入预定圆轨道，飞船变轨前后速度分别为v1、v2，变轨前后的运行周期分别为T1、T2，飞