4、飞出地球去 (2).ppt

1、5.4 飞出地球去,第五章 万有引力与航天,牛顿的设想过程,设地球和卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为r，求卫星运动的线速度v？,( r,v ),人造地球卫星速度：,由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以,从上式可以看出，卫星离地心越近，它运行的速度越快。,贴近地面的卫星的速度是多少呢？,一、宇宙速度：,1、第一宇宙速度,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。,2、第二宇宙速度：如果发射速度 时，卫星就会脱离地球的吸引，不再绕地球运行。我们把这个速度叫第二宇宙速度（又叫脱离速度）。达到第二宇宙速度时还受到太阳的引力。,3、第三宇宙

2、速度：如果发射的速度 时，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（又叫逃逸速度）。,1、第一宇宙速度：v=7.9km/s (地面附近做匀速圆周运动的速度）,第一宇宙速度是发射卫星的最小速度,三、人造卫星的运动规律,可见：v、T 与 r 为 一 一对应关系,1,2,3,4,思考: 以下人造卫星的线速度、角速度、周期、加速度的大小关系?,v1v2=v3v4,T1T2=T3T4,12=34,a1 a2 = a3 a4,我们能否发射一颗周期为80min的卫星呢？,思考,人造卫星的轨道,三、同步卫星（通讯卫星）,课堂练习：,已知地球的半径R，地球自转的周期T

3、，地球的质量M，引力常量，若要发射一颗地球同步卫星，求： （1）地球同步卫星离地面的高度 （2）地球同步卫星线速度的大小,同步卫星的高度：,解得高度 ：,同步卫星的线速度又为多少呢？,同步卫星的角速度、半径、线速度、向心加速度有什么特点？,同步卫星角速度相同，半径、线速度、向心加速度都相同，所以同步卫星都在同一个圆周上运动,同步卫星的特点： （1）同步卫星的轨道只能在赤道平面上； （2）同步卫星的轨道半径只能取唯一的 一个值（即同步轨道只有唯一的一条）,思考：如何利用同步卫星实现全球通讯？,为了卫星之间不互相干扰，大约3左右才能放置一颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种

4、资源。,卫星2,卫星3,卫星1,三颗同步卫星互成1200角就可以实现全球通讯,课堂总结,宇宙航行,通信卫星的发射三部曲：,停泊轨道,转移轨道,同步轨道,a、进入圆形轨道的条件：,入轨速度大小等于入轨点环绕速度，速度方向与入轨点地平线平行。,入轨控制,b、如果入轨速度大于入轨点环绕速度，则入轨点为椭圆轨道的近地点。,c、如果入轨速度小于入轨点环绕速度，则入轨点为椭圆轨道的远地点。,d、如果入轨速度方向偏离地平线，则轨道仍是椭圆轨道，但入轨点既不是近地点也不是远地点。,v1 v3,an1=an2A an2B=an3,试比较卫星在图中所示的轨道上各点的速度、向心加速度的大小。,v2A v2B,v2A v1,v3 v2B,即：v2A v1 v3 v2B,1、某行星上的一昼夜为T秒,若在它表面的赤道 上用弹簧秤称一物体时的示数与在它的两极 处称同一物体时的示数之比为9/10，试求该 行星的平均密度（已知万有引力常量G）,=30/(GT2),2.人们认为某些中