五、宇宙航行.ppt

双星系统 在天体运动中 将两颗彼此距离较近 且相互绕行的恒星称为双星 如图所示 已知两恒星质量分别为M1和M2 它们之间的距离为L 求各自运转半径和角速度分别为多少 五 宇宙航行 牛顿的思考 将物体水平抛出 速度越大 抛出越远 当速度大到一定值 物体会落向哪里 牛顿在1687年发表的 自然哲学的数学原理 中描述的人造地球卫星原理图 一 速度计算 1 利用拱形桥的圆周知识求解 2 利用近地卫星知识求解 一旦给物体的速度大于或等于7 9km s后 物体就再也不能回到地球 成为了卫星 二 卫星的发射 1 第一宇宙速度 人造地球卫星最小的发射速度 是绕地球做匀速率圆周运动中的最大速度 大小 7 9km s 第一宇宙速度也叫环绕速度 2 第二宇宙速度 使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 大小 11 2km s 第二宇宙速度也叫逃逸速度 3 第三宇宙速度 使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 大小 16 7km s 所有的卫星中 最容易发射的是近地卫星 因为所需的发射速度最小 大小为7 9km s 思考2 金星的半径是地球的0 95倍 质量为地球的0 82倍 金星表面的自由落体加速度是多大 金星的第一宇宙速度是多大 思考1 能否发射一颗84分钟的卫星 地球半径6400Km 7 97km s 6 37 106m 发射速度与运行速度 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 被发射物仅依靠自己的初速度克服地球引力上升一定的高度 进入运动轨道 要发射一颗人造地球卫星 发射速度不能小于第一宇宙速度 如果要使人造卫星在距地面较高的轨道上运行 就必须使发射速度大于第一宇宙速度 运行速度 指卫星在进入运行轨道后绕地球做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 人造卫星距地面越高 运行速度越小 由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径 所以卫星的运行速度一定小于发射速度 人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系 三 卫星的轨道 几何学特征 所有轨道平面的圆心在地心 两个特殊卫星轨道 近地卫星 轨道半径约为地球半径的卫星 其发射速度与环绕速度相等 大小为7 9km s 同步卫星 运行时相对地面静止 T 24h 轨道只能位于赤道正上方 高度h 3 6 104km 例如 通讯卫星 风云二号 思考 能否发射一颗与某一纬度线 非赤道线 共面的卫星 能否发射一颗与某一经度线所决定的圆是共面的卫星 动力学特征 由万有引力完全提供向心力 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 梦想成真 1 1957年10月4日 世界上第一颗人造地球卫星在前苏联发射成功 卫星重83 6kg 每96min绕地球飞行一周 2 1961年4月12日 前苏联空军少校加加林进入东方一号载人飞船 每108min绕地球一周 3 1969年7月16日9时32分 阿波罗11号飞船升空 7月20号人类踏上月球 4 2003年10月15日 我国神州5号载人飞船发射升空 杨利伟成为我国飞天第一人 5 2005年10月12号 我国神州6号载人飞船发射升空 费俊龙 聂海胜进入太空 思考 地球同步卫星离地心距离为r 环绕速度大小为 1 加速度大小为a1 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为a2 第一宇宙速度为 2 地球半径为R 则下列关系式正确的是 AD 四 卫星的变轨 2 同轨道追及 后卫星先减速 轨道半径减小 卫星速度增大 然后再加速 轨道半径增大 思考1 如右图所示 a b c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星 下列说法正确的是 A b c的线速度大小相等 且大于a的线速度B b c的向心加速度大小相等 且大于a的向心加速度C c加速可追上同一轨道上的b b减速可等候同一轨道上的cD a卫星由于某原因 轨道半径缓慢减小 其线速度将增大 D 思考2 发射地球同步卫星时 先将卫星发射至近地圆轨道1 然后经点火 使其沿椭圆轨道2运行 最后再次点火 将卫星送入同步圆轨道3 轨道1 2相切于Q点 轨道2 3相切于P点 如图所示 则当卫星分别在1 2 3轨道上正常运行时 以下说法正确的是 A 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B 卫星