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1、4 人造卫星 宇宙速度,一、人造卫星的发展历程,卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体,19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基首先提出制造人造卫星的设想（喷气推进的多级火箭）,第一颗人造地球卫星何时何地发射成功,1957年10月4日苏联,第一艘载人飞船何时何地发射成功,1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船,人类何时登上月球,1969年7月16日9时32分，美国 阿波罗11号升空，19日进入月球轨道，20日下午4时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面,对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大飞跃,我国的航天成就,2007年10月24日嫦娥 一号月球探测
2、器发射成功,1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空。,2003年10月15日 神舟五号 杨利伟,2005年10月12日 神舟六号 费俊龙聂海胜,2008年9月25日 神舟七号 翟志刚刘伯明 景海鹏,火箭的发射,人造卫星,二、宇宙速度,方法：万有引力提供物体作圆周运动的向心力,问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.891024kg, 地球半径R=6400km),发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度,该速度的求法还有其它方法吗？,= mg=,V= = = =7.9Km/s,1、第一宇宙速度（环绕速度）
3、 v1=7.9km/s,说明： （）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；,（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；,思考：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？,11.2km/sv7.9km/s,11.2km/s,16.7km/s,宇 宙 速 度,第一宇宙速度,第三宇宙速度,第二宇宙速度,7.9km/s,、第二宇宙速度 v2=11.2 km/s,1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s,3、第三宇宙速度 v3=16.7 km/s,思考：向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪个需要的发射速度大？,三、人造卫星的
4、动力学关系,地球,运行速度：卫星在圆周轨道上运动的线速度。,思考1：对于绕地球运动的人造卫星： （1）离地面越高，线速度越 （2）离地面越高，周期越 （3）离地面越高，角速度越 （4）离地面越高，向心加速度越,小,大,小,小,思考2：我们能否发射一颗周期为80min的卫星吗？,=84.85min,练习1：有两颗人造地球卫星，均绕地球运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2=4:1，求卫星的： （1）线速度之比； （2）角速度之比； （3）周期之比； （4）向心加速度之比；,动力学特点：,绕中心天体做稳定的圆周运动问题：,1、圆心为中心天体中心,2、F合=F向指向圆心，无切向分力，故一定做匀速圆周
5、运动,3、核心方程：,F合=ma合=G =mg= F向=ma向= =mr2= =4 2mrf2=4 2mrn2,a合= =g= a向= =r2=,4 2rf2=4 2rn2,4、在该圆周轨道上的物体一定处于完全失重状态。,5、7.9Km/s是最大的运行速度，是最小的地面发射速度。,6、黄金代换:GM=gR2充分利用地面重力加速度这一已知条件,四、地球同步卫星,1. 周期 T = 24h,2. 轨道平面在赤道平面内,1. 周期 T = 24h,2. 轨道平面在赤道平面内,3. 离地高度h = 36000km,4. r、v的大小、T、an的大小“全部固定”,五、轨道变化,关于变轨的分析：,在近地点A：圆周轨道上速度为VA,=,F合=F向=ma合=ma向=,当VA增大时，卫星将进入椭圆过渡轨道。,在远地点B：设椭圆轨道上速度为VB，该速度太小，引力大于所需向心力，卫星将被拉向地球做向心运动，当VB增大，使所需向心力与引力与相等时，卫星又沿更大的轨道做圆周运动。,沿圆轨道经A点与沿椭圆轨道经A点时速度大小不同，但加速度相同，B点情况与之类似。,B,v2v1,发射速度,运行速度,v20v10,第一宇宙速度为：最_运行速度 最_发射速度,大,小,六、双星问题,1、都绕二者连线上一点做圆周运动,2、相互引力提供二者向心力，故各自向心力相等。,3、两星转运快慢一样，即、T、f、n,都相等,
