人造衛(wèi)星宇宙速度1

1、6.56.5宇宙航行宇宙航行 人類航天始祖人類航天始祖人類航天的始祖是我國明朝的萬戶。在15世紀的我國明朝早期，一位名叫“萬戶”的官員，在一把椅子的背后裝上47支火箭。當然，那是當時能買到的最大的火箭。他自己坐在椅子上，并用繩子綁緊。兩手則各拿一個大風箏。然后他要仆人將47支火箭同時點燃，想借用火箭的力量把他推向空中。這是美國人羅伯特吉姆在1945年出版的火箭與噴射一書中的敘述。英國、德國和前蘇聯(lián)的一些火箭專家，在他們的著作中也提到或引用了這件事?？梢姡f戶是世界上公認的“第一個嘗試利用火箭進行飛行的人”。為表彰他的功績，國際天文聯(lián)合會將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬戶”。航天科學的三位先驅(qū)航天

2、科學的三位先驅(qū) 齊奧爾科夫斯基齊奧爾科夫斯基 于于1903年發(fā)表了年發(fā)表了利用利用噴氣工具研究宇宙空噴氣工具研究宇宙空間間一文和以他的名一文和以他的名字命名的公式，奠定字命名的公式，奠定了火箭和液體發(fā)動機了火箭和液體發(fā)動機的理論基礎的理論基礎還證明了脫離地球引力還證明了脫離地球引力必須使用多級火箭。必須使用多級火箭。 航天科學的三位先驅(qū)航天科學的三位先驅(qū)戈達德戈達德1926年他研制出世界上第一枚液體火箭 航天科學的三位先驅(qū)航天科學的三位先驅(qū) 馮馮布勞恩布勞恩 第二次世界大戰(zhàn)時，納粹德國在波羅的海邊的佩內(nèi)明德建了一個秘密導彈工廠。馮布勞恩帶領一批科學家在那里研制出現(xiàn)代導彈的鼻祖V-2。V-2導彈

3、在二戰(zhàn)中被成批生產(chǎn)并用于實戰(zhàn)，主要用來轟炸倫敦。一、人造衛(wèi)星的發(fā)射一、人造衛(wèi)星的發(fā)射二、宇宙速度二、宇宙速度三、人造衛(wèi)星的超重和失重三、人造衛(wèi)星的超重和失重學習目標學習目標一衛(wèi)星的發(fā)射一衛(wèi)星的發(fā)射V以多大的速度拋出物體，它才會環(huán)繞地球表面運動,不會落下來?思考：思考：1.衛(wèi)星繞地飛行時其v，T，a與哪些量有關系？2.有什么關系？112466.67 105.89 1016.37 10/7.9/GMRvm skm s近地面的衛(wèi)星的速度是多少呢？近地面的衛(wèi)星的速度是多少呢？11226.67 10/GN mkg已知：66.37 10Rm245.89 10Mkg思考：1.能不能發(fā)射一顆運行速度大于7.9

4、km/s的衛(wèi)星？2.以多大的速度發(fā)射衛(wèi)星，它才會環(huán)繞地球表面運動,不會落下來?練習練習1：求近地衛(wèi)星的周期：求近地衛(wèi)星的周期6 31124(6.37 10 ) 2 3.146.67 105.89 10 s 地GMrT32我們能否發(fā)射一顆周期為我們能否發(fā)射一顆周期為50min50min的衛(wèi)星呢？的衛(wèi)星呢？3 5.07 1084.5mins發(fā)射一顆繞地球做圓周運動的發(fā)射一顆繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星, ,如果它的軌道半徑如果它的軌道半徑是地球是地球4 4倍倍, ,它的軌道速度是第它的軌道速度是第一宇宙速度的多少倍？一宇宙速度的多少倍？例12. 2. 第二宇宙速度第二宇宙速度( (脫離速度脫

5、離速度) ) V=11.2km/s V1=7.9Km/sV2=11.2Km/sV3=16.7Km/s3.3.第三宇宙速度第三宇宙速度( (逃逸速度逃逸速度) )V=16.7km/s V=7.9km/s V=7.9km/s 1 1 第一宇宙速度第一宇宙速度 (環(huán)繞速度環(huán)繞速度)二.宇宙速度若取地球的第一宇宙速度為8km/s，某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的6倍。半徑是地球的1.5倍，則此行星的第一宇宙速度為多少？ 練習2：三、人造衛(wèi)星的超重和失重三、人造衛(wèi)星的超重和失重1、發(fā)射和回收階段、發(fā)射和回收階段發(fā)射發(fā)射加速上升加速上升超重超重回收回收減速下降減速下降超重超重2、沿圓軌道正常運行、沿圓軌道正常運行

6、只受重力只受重力a = g完全失重完全失重與重力有關的現(xiàn)象全部消失與重力有關的現(xiàn)象全部消失天平天平彈簧秤測重力彈簧秤測重力液體壓強計液體壓強計四、地球同步衛(wèi)星四、地球同步衛(wèi)星1、所謂地球同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止的、所謂地球同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止的人造衛(wèi)星，它在軌道上跟著地球自轉(zhuǎn)，同步地人造衛(wèi)星，它在軌道上跟著地球自轉(zhuǎn)，同步地做勻速圓周運動，它的周期：做勻速圓周運動，它的周期：T24h2、所有的同步衛(wèi)星只能、所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一分布在赤道上方的一個確定軌道上個確定軌道上 ，即同步衛(wèi)星軌道平面與地球，即同步衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，衛(wèi)星離地面高度為定值。赤道平面重合，衛(wèi)

7、星離地面高度為定值。對同步衛(wèi)星：對同步衛(wèi)星：其其r、 v、T 、g 均為均為 定值定值3.3.同步衛(wèi)星的高度同步衛(wèi)星的高度 h h為固定值（為固定值（h=35786Kmh=35786Km） 222mMTR hGm Rh2234G M ThR4.同步衛(wèi)星速度同步衛(wèi)星速度2323 .1 41 0/RhTvms 為了衛(wèi)星之間不互相干擾，為了衛(wèi)星之間不互相干擾，大約大約3左右才能放置左右才能放置1顆，這樣顆，這樣地球的同步衛(wèi)星只能有地球的同步衛(wèi)星只能有120顆?？深w?？梢?，空間位置也是一種資源。見，空間位置也是一種資源。5 5 同步衛(wèi)星的個數(shù)同步衛(wèi)星的個數(shù)223242GM2() (R)(R)R3.6

8、104 hmmhhTGM Thkm衛(wèi)地衛(wèi)地地地地設衛(wèi)星離地面高度為由解得h練習：練習：求同步衛(wèi)星離地面高度求同步衛(wèi)星離地面高度 5.6R地地球同步衛(wèi)星能否位于廈地球同步衛(wèi)星能否位于廈門正上方某一確定高度門正上方某一確定高度h h ？思考：同步衛(wèi)星h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分鐘分鐘同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球月球近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較赤道軌道赤道軌道極地軌道極地軌道傾斜傾斜軌道軌道同步同步軌道軌道自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)

9、軸五.同步衛(wèi)星的發(fā)射和回收（衛(wèi)星的變軌問題）123PQ 例例1 1通信衛(wèi)星又叫同步衛(wèi)星，下面關于通信衛(wèi)星又叫同步衛(wèi)星，下面關于同步衛(wèi)星的說法中正確的是同步衛(wèi)星的說法中正確的是 A A、所有的地球同步衛(wèi)星都位于地球的赤道、所有的地球同步衛(wèi)星都位于地球的赤道 平面內(nèi)平面內(nèi) B B、所有的地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量都相等、所有的地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量都相等 C C、所有的地球同步衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運、所有的地球同步衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運 動的角速度都相等動的角速度都相等 D D、所有的地球同步衛(wèi)星離地心的距離都相等、所有的地球同步衛(wèi)星離地心的距離都相等 ACDACD 例例2 2一顆人造地球衛(wèi)星距地面的高度一顆

10、人造地球衛(wèi)星距地面的高度為為h,h,設地球半徑為設地球半徑為R R，衛(wèi)星運動周期為，衛(wèi)星運動周期為T T地球表面處的重力加速度為地球表面處的重力加速度為g,g,則該同步則該同步衛(wèi)星的線速度的大小應該為衛(wèi)星的線速度的大小應該為 BCBCA B 2（h+R）/T C D gRh)( )/(2RhgRRgABDABD 例例6 6、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射到近地、發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射到近地圓軌道圓軌道1 1，然后點火，使其沿橢圓軌道，然后點火，使其沿橢圓軌道2 2運行，最后再次運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3 3。軌道。軌道1 1、2 2相切于相

11、切于Q Q點，點，軌道軌道2 2、3 3相切于相切于P P點，如圖所示，則當衛(wèi)星分別在點，如圖所示，則當衛(wèi)星分別在1 1、2 2、3 3軌道上正常運行時，下列說法中正確的是：軌道上正常運行時，下列說法中正確的是： A A、衛(wèi)星在軌道、衛(wèi)星在軌道3 3上的速率大于在軌道上的速率大于在軌道1 1上的速率上的速率 B B、衛(wèi)星在軌道、衛(wèi)星在軌道3 3上的角速度小于在軌道上的角速度小于在軌道1 1上的角速度上的角速度 C C、衛(wèi)星在軌道、衛(wèi)星在軌道1 1上經(jīng)過上經(jīng)過Q Q點時的加速度大于它在軌道點時的加速度大于它在軌道 2 2上經(jīng)過上經(jīng)過Q Q點時的加速度點時的加速度 D D、衛(wèi)星在軌道、衛(wèi)星在軌道2

12、 2上經(jīng)過上經(jīng)過P P點點 時的加速度等于它在軌道時的加速度等于它在軌道 3 3上經(jīng)過上經(jīng)過P P點時的加速度點時的加速度 例題分析例題分析（雙星問題雙星問題） 解題要點：解題要點：雙星的向心力大小相雙星的向心力大小相同同雙星的角速度相同雙星的角速度相同221211222m mGmRmRL1R2R1221RmRmvR因為：112221vRmvRm12RRL又：122()G mmL人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧 尤里尤里加加林加加林 1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員尤里加加林乘坐東方1號航天器，繞地球飛行108分鐘后，勝利地完成人類歷史上第一次宇宙飛行的任務，使人類遨游太空的夢想終于變成現(xiàn)實。

13、 1963年6月16日駕駛宇宙飛船“東方6號”升空，作圍繞地球48圈的飛行，成為人類第一位進入太空的女性，并為此榮獲蘇聯(lián)英雄稱號。 人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧 尼爾尼爾阿姆斯特朗阿姆斯特朗 巴茲巴茲奧爾德林奧爾德林 1969年7月20日，美國宇航員巴茲奧爾德林（如圖）和尼爾阿姆斯特朗（頭盔中影像）乘“阿波羅”11號飛船首次登上月球。 人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧 布魯斯布魯斯麥坎德利斯麥坎德利斯 1984年6月7日，美國航天飛機“挑戰(zhàn)者”號宇航員布魯斯麥坎德利斯使用載人機動裝置，離開航天飛機320英尺，完成了人類首次無安全索太空行走 人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧 蒂托蒂托 2001年4月30日，第一位太空游客、美國人蒂托（中）快樂地進入國際空間站，開始了他為期一周的太空觀光生活。太空旅游的開辟使得普通人也能夠像宇航員一樣暢游星際之間。人類遨游太空回顧人類遨游太空回顧 楊利偉楊利偉 2003年10月15日，中國自行研制的“神