人造卫星ppt讲课课件.ppt

三：卫星的轨道
应用卫星轨道有 地球同步轨道、极 地轨道和其他轨道， 如图所示．
（必须以地心为轨 道圆心或焦点。）
地球同步卫星
所谓地球同步卫星是指与地球自转同 步,相对于地面静止的人造卫星.
特点:
(1)角速度 ,周期(T=24h)与地球相同,是一个恒
量.
(2)轨道一定,在赤道平面上.
(3)距地面高度一定(h=3.6×107m)
轨道是 c 。
人造卫星的超重与失重
（1）人造卫星在发射升空时，有一段加 速运动：在返回地面时，有一段减速运动， 这两个过程加速度方向均向上，因而都是 超重状态。
（2）人造卫星在沿圆轨道运行时，由于万 有引力提供向心力，所以处于完全失重状态， 在这种情况下凡是与重力有关的力学现象都 会停止发生。因此，在卫星上的仪器，凡是 制造原理与重力有关的均不能使用，同理， 与重力有关的实验也将无法进行。
称 人造卫星
由此可见，人造地球卫星运行遵从的 规律是：卫星绕地球做圆周运动，地球对
卫星的引力就是向心力。
想一想:卫星运动快慢跟什么有关呢?
人造卫星运行的线速度，角速度， 周期与轨道半径的关系
⑴.根据G Mm m V 2 ，可得卫星运行的
r2
r
线速度为 V GM ；
r
பைடு நூலகம்
即 r 越大，V 越小。
想一想:
物体初速度达到多大时就可以成为一颗 人造卫星呢?
设地球和卫星的质
M
量分别为M和m,卫星到
地心的距离为r,求卫星
运动的线速度v?
R
m
由F引=F向得到
G
Mm r2

m
v2 r
v GM r
当r=R时即近地卫星 ,由 v GM 可得v=7.9km/s R
一、人造卫星
在地球上抛出的物体，当它的速度足 够大时，物体就永远不会落到地面上，它 将围地球旋转，成为一颗人造地球卫星简
课堂练习
1．人造地球卫星的轨道半径越大，
则（
B）
A.速度越小，周期越小
B.速度越小，周期越大
C.速度越大，周期越小
D.速度越大，周期越大
2:同步卫星是指相对于地面不动的人造卫
星A.它（可D以在）地面上任一点的正上方，且离
地心的距离可按需要选择不同的值 B.它可以在地面上任一点的正上方，但离 地心的距离是一定的 C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距 离可按需要选择不同的值 D.它只能在赤道的正上方，切离地心的距 离是一定的
卫星主要有侦察卫星、通信卫星、导航卫星、 气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、 预警卫星和测地卫星等种类．
我国第一颗人造卫星“东方红一 号”
牛的平顿抛描运的绘动猜; 在的想高初山速上度物越体大牛作，顿的手稿
落地点距高山脚越远，当 抛出速度足够大时，物体 就不会落到地面上，成为 绕地球旋转的人造地球卫 星．
如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大 于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运动的 轨迹是椭圆。
2.第二宇宙速度（脱离速度）
当物体的速度(发射速度)大于或等于 11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再 绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度。 达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。
（4）运动快慢一定（v=3.1km/s）
即轨道平面一定,高度一定,运动快慢一定
同步卫星主要应用于通信 极地卫星一般用与侦查和勘测
同步卫星图片
想一想:哪一个是同步卫星？
同步卫星发射过程
练习；如图所示的a、b、
c，其圆心均在地球的
b
自转轴上，对环绕地球
c
做匀速圆周运动的卫星
a
的轨道而言，不可能的
二. 宇宙速度
１.第一宇宙速度（环绕速度）
对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r近似 等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出
v1
GM R

7.9km/ s
m / s 6.6710115.981024 6.37106
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速 圆周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度。
五、人造卫 星
宇宙速度
人造卫星
1957年10月，前苏联发射了世界上第一颗人造 地球卫星，从此，开创了人类航天时代的新纪 元．我国在1970年4月20日发射了第一颗人造 地球卫星，现在已成为世界上第五个依靠自己 力量研制成火箭发射卫星、第三个掌握卫星回 收技术、第四个用一枚火箭发射多颗卫星的国 家．
2、运行速度(环绕速度)是指卫星在进入轨道后 绕地球做匀速圆周运动的线速度,根据 可 v GM
r
知,卫星越高轨道半径越大,卫星运行速度(环绕 速度)就越小,近 地卫星可认为v发=v运 ,其它较高 卫星的v发＞v运.
故:
r
V发 V环
第一宇宙速度v1=7.9km/s是近地卫星 的发射速度和环绕速度,是人造卫星的最小 发射速度最大环绕速度.
卫星挣脱地球束缚的最小发射速度
达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力
3.第三宇宙速度（逃逸速度）
如果物体的(发射速度)速度等于或大于 16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞 到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度 叫第三宇宙速度。
卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度
V=16.7km/s
三个宇宙速度
⑵.根据 G
Mm r2
=
mw2r
，可得卫星运行
的角速度为
GM r3
；
即 r 越大， 越小
⑶.根据
G
Mm r2

m
2
T
2
r，可得卫星运行
的周期为 T 4 2r3 ；
GM
r 即 越大，T 越大
由⑴、⑵、⑶式可以看出卫星 的线速度随高度增大而减小，角速 度随高度增大而减小，周期随高度 增大而增大。在周期、角速度、线 速度和轨道半径四个物理量中，一 个量发生变化时，另外三个量一定 同时变化。
？ 道后最大线速度(最大环绕速度，最大运行速度).
人造卫星的发射速度与运行速度
1、发射速度是指被发射物在地面附近离开发射 装置时的速度,并且一旦发射就再也没有补充能 量,被发射物仅依靠自身的初动能克服地球引力 做功上升一定高度,进入运行轨道.因卫星上升过 程中要克服引力和空气阻力(在大气层中时)做功 消耗动能,所以卫星越高,发射速度越大
第一宇宙速度的另一表达式
根据地球表面物体的重力近拟于对 物体的万有引力可得:
v gR 9.86.4106m/ s 7.9km/ s
对第一宇宙速度的理解:
v1
GM R

gR
1.上式对其它天体也适用，R为天体半径, M为天 体质量, g为天体表面的重力加度,G为引力常量. 2.v1为发射卫星的最小发射速度,又是卫星进入轨