第四节人造卫星宇宙速度

1、“东方红一号”侦察卫星 “风云一号”气象卫星 科学探测卫星 19571957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，从此，开创了人类航天时代的新纪元从此，开创了人类航天时代的新纪元 我国在1970年发射了第一颗人造地球 卫星2007年正式开始探月工程，并发射了“嫦娥一号”。我国第一颗人造卫星“东方红一号”一、卫星发射1、第一宇宙速度(1)定义：使物体能够绕地球飞行的最小发射速度1124266.67 105.98 107.9km/s6.4 10GMvR(2)大小：RVmRGM22m1：法616.37 109.87.9km/svgRRVmRGM22m2：法mgRGM

2、2m 要使卫星在离地面更远的轨道上运行，则需要更（ ）的发射速度，来到新轨道上的运行速度变（ ）。 大小、第二宇宙速度 (1)定义：使物体能够脱离地球 束缚的最小发射速度v2= 11.2km/sMain Idea (2)发射绕太阳运动的航天器的速度范围skmvskm/7 .16/2 .11发3、第三宇宙速度 定义：使物体能够脱离太阳束缚的最小发射速度v3= 16.7km/s【例题】关于环绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，下列说法中可能的是（ ）A. 卫星运行的速率是7.9km/sB. 卫星运行的速率是5.0km/sC. 卫星运行的周期是80min D. 卫星运行的周期是200minABCD练习1

3、990年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的2752号小行星命名为“吴健雄星”，其直径为32km。如果该小行星的密度和地球的密度相同，则该小行星的第一宇宙速度是多少？（已知地球的半径R=6400km，取地球的第一宇宙速度v18km/s）比例法V=20m/s二、卫星的运行 万有引力 = 向心力重力近似 =万有引力基本方程辅助方程 2rMmGrvm2marm2 2rMGa 3rMGGMrT32 MvGr高轨道卫星的运行速度较小,较容易发射，对吗？22 Tmr mgRGM2m（1）（2）近地卫星（r=R）发射速度最小，运行速度最大（3）极地卫星（4）同步卫星rTmrmrvmrMmG2222

4、24 定义：相对于地面静止，又叫通讯卫星方程：mgRGM2ma 定平面：轨道平面一定在赤道平面内b 定位置：在赤道正上方相对地面静止c 定周期：运动周期等于地球自转的周期 T24h=86400sd 定轨道：轨道离地高度h=36000kme 定速度：线速度大小v=3.08km/s五个一定： 大约3度角左右才能放置一颗卫星，地球的同步通讯卫星只能有120颗。可见空间位置也是一种资源。例例1.1.关于做圆周运动的人造地球卫星关于做圆周运动的人造地球卫星, ,以下说法正确以下说法正确的是（的是（ ） A.A.所有的卫星轨道平面都与赤道平面平行所有的卫星轨道平面都与赤道平面平行B.B.可以发射一颗相对静

5、止在北京上空的同步卫星可以发射一颗相对静止在北京上空的同步卫星C.C.同步通信卫星的高度一定为某定值同步通信卫星的高度一定为某定值D.D.卫星离地面越高，运行速度一定越小卫星离地面越高，运行速度一定越小 CD例例2.2.组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体作圆周运动，由此能得到半径为的物体作圆周运动，由此能得到半径为R R、密度、密度为为 、质量为、质量为MM且分布均匀的星球的最小自

6、转周且分布均匀的星球的最小自转周期期T T下列表达式中正确的是（下列表达式中正确的是（ A A ）A A B B C C D D 三、人造地球卫星的变轨a1 = a2 a3 = a4比较各处加速度和速度的大小V1 V2 V3 V4Main Ideav1v3v4AB123PQ练习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，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卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度

7、C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D卫星在轨道2上经过P点时的速度小于它在轨道3上经过P点时的速度BD四四.双星双星1、定义：宇宙中往往会有相距较近，质、定义：宇宙中往往会有相距较近，质量可以相比的两颗星球，它们离其它星量可以相比的两颗星球，它们离其它星球都较远，因此其它星球对它们的万有球都较远，因此其它星球对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下，它引力可以忽略不计。在这种情况下，它们将各自围绕它们连线上的某一固定点们将各自围绕它们连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动。这种结构叫做同周期的匀速圆周运动。这种结构叫做双星。做双星。m1 m2 r1r2O练习练习: 在天体运动中，把两颗相距很近的在天体运动中，把两颗相距很近的恒星称为双星，这两颗星必须各自以一定恒星称为双星，这两颗星必须各自以一定的速率绕某一中心转动才不至于由于万有的速率绕某一中心转动才不至于由于万有引力而吸在一起。已