第5節(jié) 宇宙航行(二)

1、1、掌握衛(wèi)星的變軌問題。2、理解并掌握宇航器在發(fā)射、回收和運(yùn)行過程的超失重問題。3、學(xué)會(huì)利用萬有引力定律解決航天器運(yùn)行的綜合性問題。一、宇宙速度一、宇宙速度 1. 1.第一宇宙速度第一宇宙速度 v v1 1=7.9km/s=7.9km/s 推導(dǎo)式：推導(dǎo)式： 2. 2.第二宇宙速度（脫離速度）第二宇宙速度（脫離速度） v v2 2=11.2km/s=11.2km/s 第三宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度（逃逸速度） v v3 3=16.7km/s=16.7km/s二、同步衛(wèi)星二、同步衛(wèi)星 1. 1.周期周期T=24hT=24h 2. 2.衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重

2、合RGMv =7.9km/s=7.9km/sgRv =7.9km=7.9km/s/s 動(dòng)力學(xué)規(guī)律：近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都只受到萬有引力作用，由萬有引力提供向心力，滿足萬有引 力提供向心力所決定的天體運(yùn)行規(guī)律。赤道上的物 體由萬有引力的分力提供向心力，它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 例1 如圖6-7-2所示，地球赤道上的山丘 、近地資源衛(wèi)星 和同步衛(wèi)星 均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè) 的 圓周運(yùn)動(dòng)速率分別為 ，向心加速度分別為 ，則（ ） 例2 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn)，

3、軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說法正確的是（） A. 衛(wèi)星在圓軌道3上運(yùn)行的速率大于在圓軌道1上運(yùn)行的速率B. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率小于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率C. 衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度D. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度小于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度 變式2：人造飛船首先進(jìn)入的是距地面高度近地點(diǎn)為200km，遠(yuǎn)地點(diǎn)為340km的橢圓軌道，在飛行第五圈的時(shí)候，飛船從橢圓軌道運(yùn)行到以遠(yuǎn)地點(diǎn)為半徑的圓行軌道上，如圖所示，飛船在橢圓軌道1上運(yùn)行，Q為近地點(diǎn)，P為遠(yuǎn)地點(diǎn)，當(dāng)飛船運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)

4、點(diǎn)火，使飛船沿圓軌道2運(yùn)行，以下說法正確的是（）A飛船在Q點(diǎn)的萬有引力大于該點(diǎn)所需的向心力B飛船在P點(diǎn)的萬有引力大于該點(diǎn)所需的向心力C飛船在軌道1上P的速度小于在軌道2上P的速度D飛船在軌道1上P的加速度大于在軌道2上P的加速度（1）發(fā)射升空過程中有一段加速 運(yùn)動(dòng)，在返回地面時(shí)有一段減速運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)過程加速度方向均向上，因而都是超重，升空到一定高度時(shí)，要采取措施減速，此時(shí)又有失重現(xiàn)象。（2）在沿圓軌道運(yùn)行時(shí)，由于萬有引力全部提供向心力，所以處于完全失重狀態(tài)。解：取測(cè)試儀為研究對(duì)象，由物體的平衡條件和牛頓第二定律有：在地面時(shí)：FN1=mg在某一高度處：FN2-mg2=ma=m.g/2由題意知FN2=17/18FN1，解得 g2=4/9g又