人造地球衛(wèi)星

1、會計學1人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星一、發(fā)射原理1、牛頓的設(shè)想圖2、近地發(fā)射速度：二、衛(wèi)星的運行(圓周軌道)原理：三、衛(wèi)星的發(fā)射和變軌四、同步衛(wèi)星mg=GMm/r2=ma=mv2/r=mr2=mr42/T2rGMv GMrT3243GMr五、衛(wèi)星的應(yīng)用Main IdeaMain IdeaV1=7.9Km/sV2=11.2Km/sV3=16.7Km/s(三種宇宙速度)v1是最小近地發(fā)射速度，也是最大運行速度作業(yè)Main Ideav平拋洲際導(dǎo)彈人造衛(wèi)星增大1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度）衛(wèi)星做圓周運動的向心力由萬有引力提供，萬有引力近似等于重力mg，衛(wèi)星運行半徑近似看作地球半徑，根據(jù)牛頓第二定律得:mg=

2、GMm/R2=mv2/R616.37 109.87.9km/svgR最小的近地發(fā)射速度,近地發(fā)射時速度等于這個速度衛(wèi)星，剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動v1=7.9km/sMain Idea1124266.67 105.98 107.9km/s6.4 10GMvRv7.9km/s 要使衛(wèi)星在離地面更遠的軌道上運行，則需要更（ ）的發(fā)射速度，來到新軌道上的運行速度變（ ）。 大小Main Ideav2= 11.2km/s、第二宇宙速度 （脫離速度）11.2km/svv1 rGMv 22M mvGmrr11222117117142MrvvMr121716/2vvkm s222MmGmrrT2 M

3、 mFGr設(shè)月地距離r保持不變,隨著采礦的進行,地球質(zhì)量M增大,月球質(zhì)量m減小,F萬減小GMrT324rGMv Rr當飛越質(zhì)量密集區(qū)時,可以認為重心上移動,r減小,v增大22M mvGmrr課本P104:例1:在圓軌道上運動的質(zhì)量為m的人造衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加速度為g，則( )A衛(wèi)星運動的速度為 B衛(wèi)星運動的周期為C衛(wèi)星的加速度為g/2 D衛(wèi)星的動能為mgR/42Rg24gR2rMmGrvm2ma22mrT2GMar32rTGMGMvrmg=GMm/R2GM=gR2r=R+h=2R22gRR3282RgR22(2 )gRR22()varr211222KgREmvm

4、BD自轉(zhuǎn)1近地2同步3月球4自轉(zhuǎn)近地同步月球T1=1天T2=85分T3=1天T4=1月r1=Rr2=Rr37Rr4=60R比較下列4顆衛(wèi)星運動物理量(r、T、v、a)大小自轉(zhuǎn)近地同步月球v3=3.1km/sv2=7.9km/s1133vrvr4224vrvra=GM/r21133arar例1:有兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1 m2=1 2,它們運行線速度之比v1 v2=1 2，那么( )A.向心力之比F1 F2=1 32B.向心加速度之比a1 a2=16 1C.軌道半徑之比r1 r2=4 1D.周期之比T1 T2=8 1ACD2rMmGrvm2marm222mrT2GMar3GMrGMrT32G

5、Mvr例1:一顆人造地球衛(wèi)星距地面的高度為h,設(shè)地球半徑為R，衛(wèi)星運動周期為T，地球表面處的重力加速度為g,則該同步，衛(wèi)星的線速度的大小應(yīng)該為( ) BCA B 2(h+R)/T C D ()g hR)/(2RhgRgR例2 :用m表示地球通訊衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）的質(zhì)量，h表示它離開地面的高度，R表示地球的半徑，g表示地面處的重力加速度，表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，則通訊衛(wèi)星所受的地球?qū)λ娜f有引力的大小為( )BC2232AB CRDmg()mR gmgRh4零GMm/r2=mr2(GM=gR2)32223/rGMgR22222433/FmrmgRm gRF=GMm/r2=mgR2/(R+h)2Mai

6、n Ideav1v2v3v4v2v1v4v3v1v4v2v1v4v3AB知小圓半徑為R,周期為T,大圓半徑為r,求衛(wèi)星從A躍遷到B的時間？提示：用開普勒第3定律求解比較下列速度大小 解：設(shè)“光子”的質(zhì)量為m，由于光不能從太陽射出, 設(shè)“光子”恰好繞太陽(黑洞)作近地勻速圓周運動,向心力由萬有引力提供，由牛頓第二定律得: 113028 236.67 102.0 10:(3.0 10 ) 1.5 101.5.GMRcmkm解得22GMmmcRR例:已知太陽的質(zhì)量M=2.01030kg，光的速度c=3.0108m/s，試估算太陽如果演變成了黑洞，它的半徑將變成多少？例: 在天體運動中，把兩顆相距很近

7、的恒星稱為雙星，這兩顆星必須各自以一定的速率繞某一中心轉(zhuǎn)動才不至于由于萬有引力而吸在一起。已知兩恒星的質(zhì)量分別為M1和M2兩恒星距離為L。求：(1)兩恒星轉(zhuǎn)動中心的位置；(2)轉(zhuǎn)動的角速度。LM1M2r1L-r1解：如圖所示，兩顆恒星分別以轉(zhuǎn)動中心O作勻速圓周運動，角速度相同，設(shè)M1的轉(zhuǎn)動半徑為r1，M2的轉(zhuǎn)動半徑為r2=L-r1；它們之間的萬有引力是各自的向心力。22121 122M MGM rML1(L-r )由后兩式相等解得得21121212rrM LM LMMMM，由前兩式相等解得得212231()GMG MMrLL例、某行星上一晝夜的時間為T=6h，在該行星赤道處用彈簧秤測得一物體的

8、重力大小比在該行星兩極處小10%，則該行星的平均密度是多大？（G取6.671011Nm2/kg2）例、設(shè)某種原因地球自轉(zhuǎn)的加快，當角速度等于多少時，赤道上物體的重力為零？解：萬有引力全部提供自轉(zhuǎn)向心力22MmGmrR11243336.67 106 101.2 10/(6.4 106)GMrad sR 2210%MmGmRR24T2310%RMG24T233224430(10)/()3MRRVGTGT例：如圖所示，有A、B兩個衛(wèi)星繞地球做圓周運動，旋轉(zhuǎn)方向相同，A衛(wèi)星的周期為T1，B衛(wèi)星的周期為T2 ，在某一時刻兩衛(wèi)星第一次相遇（即兩衛(wèi)星距離最近）， 求：1、多少時間后兩衛(wèi)星第二次相遇？ 2、多

9、少時間后兩衛(wèi)星第一次相距最遠 ？ 1 221TTtTT1m2mt/2解：A星轉(zhuǎn)得快，設(shè)相遇時B轉(zhuǎn)過角度為，則A轉(zhuǎn)過角度為(+2)，設(shè)經(jīng)過的時間為t122t12222TT1122TTT1212TTT1211 2221222TTTTTtTTT【例1】2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點位置與東經(jīng)98的經(jīng)線在同一平面內(nèi).若把甘肅省嘉峪關(guān)處的經(jīng)度和緯度近似為東經(jīng)98和北緯a=40已知地球半徑R、地球自轉(zhuǎn)周期T、地球表面重力加速度g(視為常數(shù))和光速c，試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關(guān)處的接收站所需的時間(要求用題給的已知量的符號表示).解：如圖知同步衛(wèi)星的周期T可求出衛(wèi)星圓周半徑r

10、量，由牛頓第二定律得：設(shè)嘉峪關(guān)到同步衛(wèi)星的距離為l，如圖4-5-1所示，由余弦定律得：l=arRRrcos222cagTRRRgTRtcos)4(2)4(3122223222222332244GMTgR Tr222MmGmrrT所求的時間為t=l/c. 得一、發(fā)射原理1、牛頓的設(shè)想圖2、近地發(fā)射速度：二、衛(wèi)星的運行(圓周軌道)原理：三、衛(wèi)星的發(fā)射和變軌四、同步衛(wèi)星mg=GMm/r2=ma=mv2/r=mr2=mr42/T2rGMv GMrT3243GMr五、衛(wèi)星的應(yīng)用Main IdeaMain IdeaV1=7.9Km/sV2=11.2Km/sV3=16.7Km/s(三種宇宙速度)v1是最小近

11、地發(fā)射速度，也是最大運行速度作業(yè)Main Ideav平拋洲際導(dǎo)彈人造衛(wèi)星增大繞地球作勻速圓周運動的衛(wèi)星，其所需向心力由萬有引力提供二、衛(wèi)星的運行(圓周軌道)Main Idea 萬有引力 = 向心力重力近似 =萬有引力基本方程輔助方程2rMmGrvm2marm222mrT2rMGa 3rMGGMrT32MvGrABC高軌道衛(wèi)星的運行速度小,容易發(fā)射?火箭要克服地球?qū)λ囊ψ龈嗟墓1是最小近地發(fā)射速度，也是最大運行速度?(無能量補充)(軌道速度)v1=7.9km/s122m mFGrg=GM/r2122m mFGr222()MmMmGGRRh43 211532(1010 )6.67 106.

12、67 10(10 10 )NG=mg=9.8107NM不同,g不同G/F=1.471012302411211 222.0 105.98 106.67 103.55 10(1.5 10 )N( 21)hR(D)課本P92:例1:一顆人造地球衛(wèi)星距地面的高度為h,設(shè)地球半徑為R，衛(wèi)星運動周期為T，地球表面處的重力加速度為g,則該同步，衛(wèi)星的線速度的大小應(yīng)該為( ) BCA B 2(h+R)/T C D ()g hR)/(2RhgRgR例2 :用m表示地球通訊衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）的質(zhì)量，h表示它離開地面的高度，R表示地球的半徑，g表示地面處的重力加速度，表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，則通訊衛(wèi)星所受的地球?qū)λ娜f有引力的大小為( )BC2232AB CRDmg()mR gmgRh4零GMm/r2=mr2(GM=gR2)32223/rGMgR22222433/FmrmgRm gRF=GMm/r2=mgR2/(R+h)2【例1】2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點位置與東經(jīng)98的經(jīng)線在同一平面內(nèi).若把甘肅省嘉峪關(guān)處的經(jīng)度和緯度近似為東經(jīng)98和北緯a=40已知地球半徑R、地球自轉(zhuǎn)周期T、地球表面重力加速度g(視為常數(shù))和光