人造衛(wèi)星宇宙速度

關(guān)于人造衛(wèi)星宇宙速度1970年4月24日這是一首中國(guó)人熟悉的樂曲……第2頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天嫦娥奔月

敦煌飛天的壁畫第3頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天萬(wàn)戶飛天

神話：千里眼順風(fēng)耳第4頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天討論：

地面上的物體，怎樣才能發(fā)射上太空呢？第5頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天牛頓的手稿<自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理>

一、牛頓的設(shè)想---發(fā)射人造衛(wèi)星原理1、牛頓對(duì)發(fā)射人造衛(wèi)星的構(gòu)想：

從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落點(diǎn)也就一次比一次離山腳遠(yuǎn)。如果沒有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來，它將繞地球旋轉(zhuǎn)成為一顆繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星。第6頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天牛頓人造地球衛(wèi)星的設(shè)想圖v平拋洲際導(dǎo)彈人造衛(wèi)星增大第7頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天

在地球上拋出的物體，當(dāng)它的速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落回地面上，它將圍地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆人造地球衛(wèi)星簡(jiǎn)稱人造地球衛(wèi)星。（簡(jiǎn)稱：人造衛(wèi)星）二、人造地球衛(wèi)星第8頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天想一想:

物體初速度達(dá)到多大時(shí)就可以成為一顆人造衛(wèi)星呢?第9頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)原因

人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，人造衛(wèi)星需要向心力由萬(wàn)有引力提供。

第10頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天rRvF引

設(shè)地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m,衛(wèi)星到地心的距離為r,求：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度，角速度，周期?3.1人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度第11頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天

已知地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，萬(wàn)有引力提供向心力，則：3.1人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度第12頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天

不同軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，軌道半徑越大，線速度越小、角速度越小、向心加速度越小、

周期越長(zhǎng)。線速度、角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？

第13頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天

3.2宇宙速度討論:

高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星速度小，是否越容易發(fā)射呢？

這取決于衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運(yùn)行速度。第14頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天問題與思考

要使衛(wèi)星在離地面更遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)行，則需要更（）的發(fā)射速度，來到新軌道上的運(yùn)行速度變（）。

大小第15頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.第一宇宙速度

地球半徑R地=6400km，地球質(zhì)量M=5.98×1024kg

近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度（在軌道上的運(yùn)行速度）——第一宇宙速度。最小的發(fā)射速度，最大的環(huán)繞速度.

要發(fā)射一顆軌道半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s

。但所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度都必須小于7.9km/s。所以第一宇宙速度是：3.2宇宙速度第16頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2宇宙速度分析:

當(dāng)衛(wèi)星在地面附近繞地球運(yùn)行，軌道半徑r即為地球半徑R地,

在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星——近地衛(wèi)星。第17頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天討論：

當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行的速度大于7.9km/s

，衛(wèi)星還能繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)？第18頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.2宇宙速度2.第二宇宙速度（脫離速度）

意義：物體剛好能克服地球的引力作用，離開地球而繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度。

注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡不是圓，而是橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。大小：v2=11.2km/s第19頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天意義：物體剛好能擺脫太陽(yáng)引力的束縛而飛到太陽(yáng)系以外的速度。

注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于或等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。3.2宇宙速度2.第三宇宙速度（逃逸速度）大?。簐3=16.7km/s第20頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真---世界航天

第21頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真---中國(guó)航天

第22頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真

我國(guó)發(fā)射的人造衛(wèi)星類型第23頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真---同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星：

與地球自轉(zhuǎn)同步,相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星。

，（2）所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道平面上.特點(diǎn)：第24頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真地球衛(wèi)星軌道赤道傾斜軌道同步軌道同步衛(wèi)星極地軌道氣象衛(wèi)星第25頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真---同步衛(wèi)星第26頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真---同步衛(wèi)星

（2）所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個(gè)確定軌道上.地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)：（1）線速度、角速度、周期（T=24h）、軌道半徑都是唯一確定的.第27頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真---同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星離地面高度為h，地球半徑為R地，第28頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天三顆同步衛(wèi)星反射信號(hào)可以覆蓋整個(gè)赤道

大約3度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，地球的同步通訊衛(wèi)星只能有120顆?？梢娍臻g位置也是一種資源。第29頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真地球衛(wèi)星軌道赤道傾斜軌道同步軌道同步衛(wèi)星極地軌道氣象衛(wèi)星第30頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天第31頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天h=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較第32頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天h≈0R=6.4x106mT=24hh=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、地球赤道上物體三者比較赤道上的物體第33頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、夢(mèng)想成真---中國(guó)航天

伴隨著“神舟’五號(hào)的發(fā)射成功，中國(guó)已正式啟動(dòng)“嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程．第34頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天神五發(fā)射衛(wèi)星發(fā)射的軌跡三、人造地球衛(wèi)星的變軌第35頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天向高軌道變軌第36頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天第37頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天v1v2v3v4v2>v1v4>v3v1>v4v2>v1>v4>v3衛(wèi)星的變軌AB已知小圓半徑為R,周期為T,大圓半徑為r,你能求出衛(wèi)星從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間嗎？試比較下列各處速度和加速度的大小a1=a2>a3=a4第38頁(yè),共40頁(yè)，2024年2月25日，星期天

盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對(duì)于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵