人造衛(wèi)星宇宙速度課件

1、人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星 宇宙速度宇宙速度 1 人造衛(wèi)星：人造衛(wèi)星： 1.定義：定義： 在地球上拋出的物體，在地球上拋出的物體，當(dāng)它的速度足夠大時，物體當(dāng)它的速度足夠大時，物體就永遠(yuǎn)不會落到地面上，它就永遠(yuǎn)不會落到地面上，它將圍地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆人將圍地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。造地球衛(wèi)星。 2.軌跡軌跡: 圓形或橢圓圓形或橢圓 3.向心力來源向心力來源: 萬有引力萬有引力 以地心為圓心的以地心為圓心的4.軌跡特點(diǎn)軌跡特點(diǎn): 圓或以地心為焦圓或以地心為焦點(diǎn)的橢圓點(diǎn)的橢圓 2 地心為軌跡地心為軌跡的圓心的圓心 答案：答案：ABD 3 人造衛(wèi)星（繞地做勻速圓周運(yùn)動）的運(yùn)動參數(shù)：人造衛(wèi)星（繞地做勻速圓周

2、運(yùn)動）的運(yùn)動參數(shù)： ?ma?mgMm?G?V4?r?m?r?mr?m?rT/向22222結(jié)論結(jié)論: V、a向、向、g/ 越小越小 r越大越大 T 越大越大 GM得a?g?r/向2GM得V?rGM?3r4 T?4?rGM2 3人造衛(wèi)星的兩個速度：人造衛(wèi)星的兩個速度： 1.運(yùn)行速度：運(yùn)行速度： 衛(wèi)星在進(jìn)入軌道后繞地球運(yùn)動的線速度衛(wèi)星在進(jìn)入軌道后繞地球運(yùn)動的線速度 . 2.發(fā)射速度：發(fā)射速度： 被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置 (火箭火箭)時的速度時的速度. 1.1.軌道半徑越大，運(yùn)行速度越小。（做勻速圓周運(yùn)動）軌道半徑越大，運(yùn)行速度越小。（做勻速圓周運(yùn)動） 2.因衛(wèi)星上

3、升過程中要克服引力和空氣阻力因衛(wèi)星上升過程中要克服引力和空氣阻力(在大氣層中在大氣層中時時)做功消耗動能做功消耗動能,所以衛(wèi)星越高所以衛(wèi)星越高,發(fā)射速度越大。發(fā)射速度越大。 5 人造衛(wèi)星的兩個速度：人造衛(wèi)星的兩個速度： 1.運(yùn)行速度：運(yùn)行速度： 衛(wèi)星在進(jìn)入軌道后繞地球運(yùn)動的線速度衛(wèi)星在進(jìn)入軌道后繞地球運(yùn)動的線速度 . 2.發(fā)射速度：發(fā)射速度： 被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置 (火箭火箭)時的速度時的速度. A 衛(wèi)星衛(wèi)星A的環(huán)繞速度與衛(wèi)星的環(huán)繞速度與衛(wèi)星B比較？比較？ B 更難更難 較易較易 發(fā)射衛(wèi)星發(fā)射衛(wèi)星A和和B的發(fā)射速度比較？的發(fā)射速度比較？ 6 人造衛(wèi)星的三

4、個宇宙速度：人造衛(wèi)星的三個宇宙速度： 1.第一宇宙速度：第一宇宙速度： 近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須具有的速度，叫做第一宇宙速度。具有的速度，叫做第一宇宙速度。 地面附近地面附近 r=R MmVG?mRR22得 V?或 V?GM?RgR2?R6.67?10?5.98?1066.37?10gR?1124m /s?7.9km/s7 人造衛(wèi)星的三個宇宙速度：人造衛(wèi)星的三個宇宙速度： 1.第一宇宙速度：第一宇宙速度： V1?GM?RgR近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 第一宇宙速度：是所有繞地

5、做勻速的圓周運(yùn)動的衛(wèi)星第一宇宙速度：是所有繞地做勻速的圓周運(yùn)動的衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，同時是所有衛(wèi)星的最小發(fā)射速度的最大環(huán)繞速度，同時是所有衛(wèi)星的最小發(fā)射速度 2.第二宇宙速度：第二宇宙速度： 當(dāng)物體的速度大于或等于當(dāng)物體的速度大于或等于11.2km/s時，衛(wèi)星時，衛(wèi)星 就會脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。我就會脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。我 們把這個速度叫第二宇宙速度。達(dá)到第二宇們把這個速度叫第二宇宙速度。達(dá)到第二宇宙速度的物體還受到太陽的引力。宙速度的物體還受到太陽的引力。 3.第三宇宙速度：第三宇宙速度： 如果物體的速度等于或大于如果物體的速度等于或大于 16.7km/s，物體，物體

6、就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去。我們把這個速度叫第三宇宙的宇宙空間去。我們把這個速度叫第三宇宙 速度。速度。 8 人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與軌跡：人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與軌跡： 1.V發(fā)發(fā)=7.9Km/s 且且V發(fā)發(fā)F萬萬 軌跡：繞地勻速圓周軌跡：繞地勻速圓周 2. 7.9V發(fā)發(fā)11.2Km/s 軌跡：繞地橢圓運(yùn)動軌跡：繞地橢圓運(yùn)動 3. 11.2=V發(fā)發(fā)=16.7Km/s 軌跡：脫離太陽引力軌跡：脫離太陽引力 9 同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星:(氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星等氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星等) 定義：定義： 所謂地球同步衛(wèi)星是指與地球自轉(zhuǎn)同步所謂地球同步衛(wèi)星是指

7、與地球自轉(zhuǎn)同步,相對于地面相對于地面靜止的人造衛(wèi)星靜止的人造衛(wèi)星. 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1.角速度角速度 , ,周期周期(T=24h)(T=24h)與地球相同與地球相同, ,是一個恒量是一個恒量. 2.軌道一定在赤道平面上軌道一定在赤道平面上. . 3.距地面高度一定距地面高度一定(h=3.6(h=3.610107 7m) m) 即軌道平面一定即軌道平面一定,高度一定高度一定,運(yùn)動快慢一定運(yùn)動快慢一定 GMTh?3?R24?把T=86400s,M=5.98x1024kg,R=6.37x106m得h=3.58x107m Mm4?G?m2(R?h)2(R?h)T2210 想一想想一想:哪一個是同步衛(wèi)星？

8、哪一個是同步衛(wèi)星？ 11 衛(wèi)星變軌衛(wèi)星變軌 1.運(yùn)行速度運(yùn)行速度 V低低 V高高 2.低軌低軌 高軌：高軌： 加速加速 離心離心 （重力使速度減小）（重力使速度減?。?高軌高軌 高軌高軌 低軌：低軌：減速減速 近心近心 （重力使速度增大）（重力使速度增大） 低軌低軌 12 衛(wèi)星發(fā)射衛(wèi)星發(fā)射 13 思考：近地衛(wèi)星思考：近地衛(wèi)星A、同步衛(wèi)星、同步衛(wèi)星B和赤道上的物體和赤道上的物體C的運(yùn)動參數(shù)比較的運(yùn)動參數(shù)比較 方程：方程： Mm2A、B方程：方程： G2?m?rrMm2C方程：方程： G2?m?0R?mg0R結(jié)論：結(jié)論： T赤赤= T同同 r近近 r赤赤= r遠(yuǎn)遠(yuǎn) r同同 赤赤= 同同 近近 a赤赤 a同同 a近近 B A C V赤赤 V同同 V近近 14 達(dá)到達(dá)到第二宇宙速度第二宇宙速度的物體還受到太陽的引力的物體還