1、6.5 宇宙航行宇宙航行6.5 宇宙航行宇宙航行嫦嫦娥娥奔奔月月6.5 宇宙航行宇宙航行6.5 宇宙航行宇宙航行6.5 宇宙航行宇宙航行19571957年年1010月月4 4日，前苏联发射了日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星世界上第一颗人造地球卫星我国在我国在19701970年年4 4月月2020日发射了日发射了第一颗人造地球卫星第一颗人造地球卫星20032003年年1010月月1515日，神州五号日，神州五号载人宇宙飞船发射升空载人宇宙飞船发射升空6.5 宇宙航行宇宙航行一、人造卫星的发射原理一、人造卫星的发射原理牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面 设地球质量为设地球质量为M
2、，半径为，半径为R。人造地球卫。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的星的速度速度v如何推算如何推算？22MmvGmrrGMvr卫星离地心越远，它运行的速度越慢。1rv 6.5 宇宙航行宇宙航行112466.67 105.89 1016.37 10/7.9/GMRvm skm s这就是人造地球卫星在地面附近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绕地球做匀速圆周运动所必须具有的有的最低发射速度最低发射速度，叫做，叫做第一宇第一宇宙速度宙速度。近地面的卫星的
3、速度是多少呢？近地面的卫星的速度是多少呢？11226.67 10/GN mkg已知：66.37 10Rm245.89 10Mkg6.5 宇宙航行宇宙航行二、宇宙速度二、宇宙速度1 1、第一宇宙速度：、第一宇宙速度：(环绕速度环绕速度）V1=7.9km/s地球11.2km/sv7.9km/s2 2、第二宇宙速度：、第二宇宙速度：(脱离速度脱离速度)V2=11.2km/sV3=16.7km/s3 3、第三宇宙速度：（、第三宇宙速度：（逃逸速度逃逸速度）17.9/GMvkm sR17.9/vgRkm s法二：211.2/vkm s316.7/vkm s人造行星人造行星人造恒星人造恒星人造卫星人造卫星
4、概念辨析发射速度和运行速度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。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。1GMvrr v宇宙速度均指发射速度第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度6.5 宇宙航行宇宙航行三、人造卫星的运动规律22(2)M mGmrr 地地由由22(1)M mvGmrr 地地由由222(3)4 M mGmrrT 地地由由:GMvr 地地得得3:GMr 地地得得3:2rTGM 地地得得6.5 宇宙航行宇宙航行练习：求近地卫星的周期练习：求近地卫星的周期6 31124(6.37 10)2 3.146.67 105.9
5、8 10 s 地GMrT323 5.06 1084.3mins我们能否发射一颗周我们能否发射一颗周期为期为80min的卫星？的卫星？6.5 宇宙航行宇宙航行四、人造卫星的超重和失重四、人造卫星的超重和失重1、发射和回收阶段、发射和回收阶段发射发射加速上升加速上升超重超重回收回收减速下降减速下降超重超重2、沿圆轨道正常运行、沿圆轨道正常运行只受重力只受重力a=g完全失重完全失重与重力有关的现象全部消失与重力有关的现象全部消失天平天平弹簧秤测重力弹簧秤测重力液体压强计液体压强计6.5 宇宙航行宇宙航行五、地球同步卫星五、地球同步卫星h练习:求同步卫星离地面高度1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止
6、的、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：做匀速圆周运动，它的周期：T24h2、所有的同步卫星只能、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一分布在赤道上方的一个确定轨道上个确定轨道上，即同步卫星轨道平面与地球，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。6.5 宇宙航行宇宙航行223242GM2()(R)(R)R3.6 104 hmmhhTGM Thkm卫地卫地地地地设卫星离地面高度为由解得h练习：练习：求同步卫星离地面高度求同步卫星离地面高度
7、地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h h？5.6R地6.5 宇宙航行宇宙航行地球同步卫星的特点:1、所有的同步卫星只能分布在赤道正上方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值 。2、对同步卫星：其r、h、v、T、g均为确定值 5.6R地赤道轨道赤道轨道极地轨道极地轨道倾斜倾斜轨道轨道同步同步轨道轨道自转轴自转轴人造卫星的轨道人造卫星的轨道6.5 宇宙航行宇宙航行6.5 宇宙航行宇宙航行6.5 宇宙航行宇宙航行6.5 宇宙航行宇宙航行6.5 宇宙航行宇宙航行 为了卫星之间不互相干扰，大约3左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。222=MmmgGrMmvGmrr凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:重力=万有引力万有引力=向心力 hrRhg向式中：是高空 处的重力加速度，也即a
