宇宙速度

四、人造卫星的超重和失重
1、发射初阶段和回收末阶段
发射 回收
加速上升 减速下降
超重 超重
2、沿圆轨道正常运行 、
只受重力
a = g’
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
比较v1、v2、v3的大小? 比较 的大小
> v1____v2
v2____v3 <
v2
Q
> v1____v3
Mm C2 G 2 =m R R
Mm v2 G 2 =m r r
梦想成真： 梦想成真：
谁为人类迈向太空提供科学思想 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（指出 世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（ 世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基 利用喷气推进的多级火箭） 利用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 年 月 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 年 月 日 人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分，美国 阿波罗 号升空，19日进入月球轨 阿波罗11号升空 号升空， 日进入月球轨 年 月 日 时 分 日下午4时 分着陆 分着陆， 时 分阿姆斯特朗踏上月面 道，20日下午 时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面 日下午
神舟六号发射升空
宇航员聂海胜太空中拍照片
费俊龙聂海胜空中通话
两位宇航员凯旋
一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！ 让我们为祖国的强盛而骄傲！
对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言， 对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言， 却是巨大的飞跃。 却是巨大的飞跃。
中国航天事业
1992年载人航天工程正式启动 1992年载人航天工程正式启动 2003年10月15日 2003年10月15日9时，神州5号宇宙飞船在酒泉卫星中心成 神州5 功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行14 14圈 10月 功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行14圈，10月 16日 23分降落在内蒙古主着陆场 16日6时23分降落在内蒙古主着陆场 中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家
GM ω= r3
r3 T = 2π GM
Mm 2 G 2 = mω r r
Mm 2π 2 G 2 = m( ) r r T
1 v∝ r 1 ω∝ 3 r
T∝ r 1 a∝ 2 r
3
Mm G 2 = ma r
GM a= 2 r
想一想? 想一想
我们能否发射一颗周期为 50min的卫星呢 的卫星呢？ 50min的卫星呢？ 在月球上发射月球卫星， 在月球上发射月球卫星， 其发射速度至少为多少呢？ 其发射速星的发射与回收（变轨）
同步卫星的发射和回收 变轨原理： 变轨原理：点火 v4 P
v3
改变v大小
改变所需向心力
v1 v2
1
2
Q
3 请按大小排列四速度大小
Q点 1轨 2轨 P点 2轨 3轨
v1 v2 v3 v4
v2>v1>v4>v3
思考： 轨经Q点的加速度和在2轨上经Q 思考：1轨经Q点的加速度和在2轨上经Q点时的向心 加速度哪个大？ 加速度哪个大？
D
把太阳系中各行星的运动近似看作匀速圆周 运动，则离太阳越远的行星（ 运动，则离太阳越远的行星（ BCD ） A、周期越小 B、线速度越小 C、角速度越小 D、加速度越小 E、向心力越小
“黑洞”问 红对勾 黑洞” 红对勾P41 题应用3—2 “黑洞”是爱因斯坦的广义相对论中预 • 应用 是爱因斯坦的广义相对论中预
应用 是爱因斯坦的广义相对论中预 言的一种特殊天体， 它的密度极大， 言的一种特殊天体 ， 它的密度极大 ， 对周围的物 包括光子 有极强的吸引力， 质(包括光子 有极强的吸引力，根据爱因斯坦理论， 包括光子)有极强的吸引力 根据爱因斯坦理论， 光子是有质量的，光子到达黑洞表面时也被吸入， 光子是有质量的 ， 光子到达黑洞表面时也被吸入 ， 恰能绕黑洞表面做圆周运动． 根据天文观测， 恰能绕黑洞表面做圆周运动 ． 根据天文观测 ， 银 河系中心可能有一个黑洞，距该黑洞6.0× 河系中心可能有一个黑洞 ， 距该黑洞 ×1012 m 远的星体正以2.0× 的速度绕它旋转， 远的星体正以 ×106 m/s的速度绕它旋转，据此 的速度绕它旋转 估算该黑洞的最大半径R是多少 保留一位有效 是多少？ 估算该黑洞的最大半径 是多少 ？ (保留一位有效 数字) 数字
人造卫星, 7.9km/s<v<11.2km/s→人造卫星,椭圆轨道
脱离速度) 2、第二宇宙速度： 11.2km/s (脱离速度) 第二宇宙速度： 离心运动脱离地球， V≥11.2km/s →离心运动脱离地球，成为人造行星 第三宇宙速度：16.7km/s（逃逸速度） 3、第三宇宙速度：16.7km/s（逃逸速度） V≥16.7 km/s →挣脱太阳束缚，飞向太阳系外 挣脱太阳束缚，
二、卫星的运行
2 第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速度， 第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速度， Mm v 2π 2 2 G 2 = m = mω r = m( ) r 速度。 是卫星绕地球圆轨道运行的最大速度 是卫星绕地球圆轨道运行的最大= ma 。 r r T
Mm v2 G 2 =m r r
GM v= r
v1>v3>v2
v3
P
v1
人造地球卫星的轨道半径越大， 人造地球卫星的轨道半径越大，则( A、速度越小，周期越小 、速度越小， B、速度越小，加速度越小 、速度越小， C、加速度越小 周期越大 、加速度越小,周期越大 D、角速度越小 加速度越大 、角速度越小,加速度越大
BC
)
两颗人造地球卫星质量之比m =1∶2,轨 两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨 道半径之比R 道半径之比 1∶R2=3∶1，下列有关数据之比 ∶ ， 正确的是( 正确的是 ) A、周期之比 1∶T2=3∶1 、周期之比T ∶ B、线速度之比 1∶v2=3∶1 、线速度之比v ∶ C、向心力之比 1∶F2=1∶9 、向心力之比F ∶ D、向心加速度之比 1∶a2=1∶9 、向心加速度之比a ∶
宇宙速度
一、宇宙速度(发射速度） 宇宙速度(发射速度） 环绕速度） 1、第一宇宙速度： v=7.9km/s(环绕速度） 第一宇宙速度： =7.9km/s(环绕速度 v=7.9km/s →人造卫星,圆周轨道 人造卫星,
v=16.7km/s v=11.2km/s
—v=7.9km/s v>7.9km/s
§6.5宇宙速度 6.5宇宙速度
问题1:地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？ 问题1:地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？ 1:地面上的物体
V0
O
地球
A
B
C
D
以平抛运动为模型
300多年前， 多年前， 多年前
的推理过程
牛顿提出设想
问题2 这个速度应该有多大呢？ 问题2：这个速度应该有多大呢？
Mm v2 G 2 =m r r ⇒ v= GM r
地面附近飞行----“近地卫星” 地面附近飞行----“近地卫星”, 离地高度 ---100km左右 左右, 100km左右,则r≈R
v= GM = R gR = L = 7 . 9 km / s
这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动 这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动 地面附近 的速度------第一宇宙速度（环绕速度） 第一宇宙速度（ 的速度 第一宇宙速度 环绕速度）