《宇宙航行》

1、第第7 7章章 万有引力与航天万有引力与航天第五节第五节 宇宙航行宇宙航行设地球质量为设地球质量为M，半径为，半径为R。人造地球卫星。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为在圆轨道上运行，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星的那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度速度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。卫星离地心越远，它运行的速度越慢。1rv112466.67 105.89 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

2、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 10Mkg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

3、 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概念辨析概念辨析发射速度和运行速度发射速度和运行速度1、发射速度：、发射速度：是指被发射物在地面附近离开是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。发射装置时的速度。2、运行速度：、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。匀速圆周运动的速度。1GMvrr v近地卫星近地卫星vv运发其它卫星其它卫星vv运发宇宙速度均指发射速度宇宙速度均指发射速度第一宇宙速度为在地面发射卫星的最第一宇宙速度为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小速度，也是

4、环绕地球运行的最大速度三、人造卫星的运动规律三、人造卫星的运动规律223(2) :M mGMGmrrr卫地地卫由得22(1) :M mGMvGmvrrr卫地地卫由得23224 2(3) :M mrGmrTrTGM卫地卫地由得可见：可见：v v、T T 与与 r r 为为 一一 一对应关系一对应关系练习：练习： 求近地卫星的周求近地卫星的周期期6 31124(6.37 10 ) 2 3.146.67 105.89 10 s 地GMrT32我们能否发射一颗周期为我们能否发射一颗周期为50min50min的卫星呢？的卫星呢？3 5.07 1084.5mins四、人造卫星的超重和失重四、人造卫星的超重

5、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五、地球同步卫星五、地球同步卫星1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的、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

6、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。对同步卫星：对同步卫星：其其r、 v、T 、g 均为均为 定值定值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地同步卫星 为了卫星之间不互相干扰，为了卫星之间不互相干扰，大约大约3左右才能放置左右才能放置

7、1颗，这样颗，这样地球的同步卫星只能有地球的同步卫星只能有120颗。可颗。可见，空间位置也是一种资源。见，空间位置也是一种资源。h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分钟分钟同步卫星同步卫星近地卫星近地卫星月球月球近地卫星、同步卫星、月球三者比较近地卫星、同步卫星、月球三者比较22=MmvmgGmrr凡是人造卫星的问题都可从下列关凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即系去列运动方程，即:重力重力=万有引力万有引力=向心力向心力 rRhgh式中：是高空 处的

8、重力加速度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（2）在神六逐渐向地球靠近的过程中，神六的）在神六逐渐向地球靠近的过程中，神六的 (A) 机械能逐渐减小机械能逐渐减小 (B) 动能逐渐减小动能逐渐减小 (C) 运行周期逐渐减小运行周期逐渐减小 (D) 加速度逐渐减小加速度逐渐减小 （1）神六在绕地球运行的过程中，由于高空稀薄）神六在绕地球运行的过程中，由于高空稀薄空气的阻力影响，将很缓慢地逐渐向地球靠近，空气的阻力影响，将很缓慢地逐渐向地球靠近，神六将做类似于神六将做类似于_（填（填“离心运动离心运动”“”“向心运动向心运动”“”“圆周运动圆周运动”） 神

9、州六号的相关问题神州六号的相关问题3、神六变轨、神六变轨 神六飞船入轨后先是在近地点神六飞船入轨后先是在近地点200公里，远地点公里，远地点350公里的椭圆公里的椭圆轨道上运行，运行轨道上运行，运行5圈时，然后变轨到距地面圈时，然后变轨到距地面343公里的圆形轨道。公里的圆形轨道。 10月月12日日15时时55分，北京航天飞控中心发出指令，启动神舟六分，北京航天飞控中心发出指令，启动神舟六号轨控发动机，从号轨控发动机，从15时时54分分45秒开始，发动机工作了秒开始，发动机工作了63秒，飞船秒，飞船的运动已接近圆形，变轨成功了！的运动已接近圆形，变轨成功了！QPv3比较比较v1、v2、v3的大小的大小?v1v2神州六号的相关问题神州六号的相关问题v1_v2v2_v3v1_v3v1v3v2小小 结结：一、宇宙速度一、宇宙速度 1、第一宇宙速度（环绕速度）第一宇宙速度（环绕速度）