6.5_宇宙航行-xhy

3、第三宇宙速度（逃逸速度）
v =16.7 km/s
3
这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度． 如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太 阳引力的束缚而飞到太阳系外了．
线速度、角速度、周期、 线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系 ？ ：
v=
T = 2π
GM r
r3 GM
ω=
GM r3
a=
G M r2
思考：对于绕地球运动的人造卫星： 思考：对于绕地球运动的人造卫星： 小 离地面越高， （1）离地面越高，向心力越 小 离地面越高， （2）离地面越高，线速度越 大 离地面越高， （3）离地面越高，周期越 小 离地面越高， （4）离地面越高，角速度越 小 离地面越高， （5）离地面越高，向心加速度越
同步卫星又叫静止轨道卫星， 同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯卫星
探究问题二：人造卫星的轨道 （1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨 道的是哪几条？ c b a 提示：卫星作圆周运动的向心力 必须指向地心
（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自 转同步？
设在小圆轨道P点 处的速度为V1， 椭圆轨道P点处的 速度为V2，椭圆 轨道Q点处的速度 为V3,大圆轨道Q 点处的速度为V4, 试比较四个速度的 大小关系
GM m R2
=
mv R
2
v=
GM R
=
6.67× −11×5.89 1024 10 × 6.4× 6 10
m/ s
= 7.9km/ s
（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km） ） 法二： 法二：重力提供物体作圆周运动的向心力
v= gR =ห้องสมุดไป่ตู้9.8×6.4×106 m/ s
= 7.9km/ s
Q
P
V2>V1>V4>V3
第一颗人造卫星 1957年10月4日前苏联成功发射了世界上第 一颗人造地球卫星——人造地球卫星1号， 它开创了人类历史的新纪元，标志着人类 离开地球开始走向宇宙。
第一次成功载人航天飞行
1961年4月12日，前苏联首先成功发射载人航天 飞船——“东方一号”。 尤里·加加林成为进入太空的第一人。
它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度．
（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将 沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的 一个焦点．
２、第二宇宙速度（脱离速度）
v =11.2 km/s
2
这是卫星挣脱地球的引力束缚， 这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星 的最小发射速度． 的最小发射速度． 如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于 而小于16.7km/s，则它的运 如果人造天体的速度大于 而小于 ， 行轨道相对于太阳将是椭圆， 行轨道相对于太阳将是椭圆 ， 太阳就成为该椭圆轨道的一个 焦点． 焦点．
牛顿的思考与设想：
抛出的速度v越大时，落地点越远， 速度不断增大，将会出现什么结果？
牛顿人造卫星原理 图
探究问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运 探究问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运 地球表面 不会落下来？ 已知 已知Ｇ 动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 , 地球质量 × M=5.89×1024kg, 地球半径 地球半径R=6400km) × 法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
一 宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s．
说明： 说明： （１）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到 如果卫星的速度小于第一宇宙速度， 地面而不能绕地球运转； 地面而不能绕地球运转； （２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀 等于这个速度， 速圆周运动； 速圆周运动；
第一次成功登月 1969年7月20日，美国阿波罗11号第一 次成功完成登月任务，阿姆斯特朗成为了 首次踏上月球的人。
小结： 小结：
一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的 向心力由万有引力提供:
M m mv 4 π 2 G 2 = =m r =m 2 r ω r r T
2 2
二、三种宇宙速度： v1=7.9km/s．（会推导） v2=11.2 km/s v3=16.7 km/s
第六章 万有引力与航天
宇宙航行
万户飞天
约当14世纪之末，有一位中国的官吏官职为 万户，但其姓名没有明文记载，因此后人也把他 万户 叫做万户了，他在一把座椅的背后，装上47枚当 时能买到的最大火箭。他把自己捆绑在椅子的前 边，两只手各拿一个大风筝。然后叫他的仆人同 时点燃47枚大火箭，其目的是想借火箭向前推进 的力量，加上风筝上升的力量飞向前方。他的目 标是月亮……”
三、地球同步卫星
24h 1. 周期 T = _______
2. 轨道平面 赤道平面 轨道平面___________ 36000km 3. h =_________ （如何求？） 思考：同步卫星的哪些物理量是不变的呢？ 思考：同步卫星的哪些物理量是不变的呢？ r、v 、ω、T 、a n “全部固定不变” 全部固定不变” 全部固定不变
二、人造卫星的发射速度和运行速度
发射速度与运行速度是两个不同的概念． 发射速度与运行速度是两个不同的概念．
发射速度： （1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置 时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充， 时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射 物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度， 物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度， 进入运动轨道． 进入运动轨道． （2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做 环绕速度： 匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时， 匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时， 运行速度等于第一宇宙速度． 运行速度等于第一宇宙速度．