卫星运动规律

1、2021/8/141 人造卫星人造卫星 宇宙速度宇宙速度2021/8/142一、人造卫星的发展历程一、人造卫星的发展历程卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基首先提世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基首先提出制造人造卫星的设想（喷气推进的多级火箭）出制造人造卫星的设想（喷气推进的多级火箭）第一颗人造地球卫星何时何地发射成功1957年年10月月4日苏联日苏联第一艘载人飞船何时何地发射成功1961年年4月月12日日 苏联苏联 加加林加加林 东方一号载人飞船东方一号载人飞船人类何时登上月球1969年年7月月16日日9时时32分，美国分，美国 阿波罗阿波罗11

2、号升空，号升空，19日进入月球轨日进入月球轨道，道，20日下午日下午4时时17分着陆，分着陆，10时时56分阿姆斯特朗踏上月面分阿姆斯特朗踏上月面 对个人来说，这不过是小小的对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大飞跃一步，但对人类而言，却是巨大飞跃2021/8/143我国的航天成就2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空。2021/8/1442003年10月15日神舟五号杨利伟2005年10月12日神舟六号费俊龙聂海胜2008年9月25日神舟七号翟志刚刘伯明景海鹏2021/8/1452012年6月神舟九号2013年6月神舟十号2

3、021/8/146赤道轨道赤道轨道极地轨道极地轨道1.1.人造卫星的轨道平面：人造卫星的轨道平面：所有人造卫星的轨道均以所有人造卫星的轨道均以地心地心为为圆心圆心其他轨道其他轨道2021/8/147如图所示，如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？的是哪一条？abcbac2021/8/148300300多年前，牛顿提出设想多年前，牛顿提出设想地面上的物体，怎样才能离开地球地面上的物体，怎样才能离开地球问题：二、宇宙速度二、宇宙速度二、宇宙速度2021/8/149方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地问题：以多

4、大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？球表面运动，不会落下来？(已知已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量地球质量M=5.891024kg, 地球半径地球半径R=6400km) 发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度该速度的求法还有其它方法吗？skmRGMvRvmRMmG/9 . 7222021/8/1410方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地问题：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？球表面运动，不会落下来？(重力加速度重力加速度g=9.8m/s2地球半径地球半径R=6400km) 发射速度：

5、从地球表面发射出去时的瞬时速度skmgRvRvmmg/9 . 722021/8/14111、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s说明：说明：（）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，（）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；球运转；（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；面附近作匀速圆周运动；思考：如果卫星发射速度大于思考：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？，卫星将怎样运行？ 发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度2021/8/14

6、1211.2km/sv7.9km/s11.2km/s16.7km/s宇 宙 速 度第一宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度第二宇宙速度第二宇宙速度7.9km/s2021/8/1413归纳总结：发射速度发射速度v v运动情况运动情况v v7.9km/s7.9km/sv=7.9km/sv=7.9km/s7.9km/s 7.9km/s v v 11.2km/s11.2km/s11.2km/s v 11.2km/s v 16.7km/s16.7km/s16.7km/s v16.7km/s v第二宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度物体落回地面物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动物体绕地球运转，运动轨

7、迹是椭圆。物体绕太阳运动物体飞出太阳系发射速度：从地球表面发射出去时的瞬时速度2021/8/1414三、人造卫星的力与运动的关系三、人造卫星的力与运动的关系 解决天体（卫星）运动问题的基本思路：解决天体（卫星）运动问题的基本思路：1.1.把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运把天体（或人造卫星）的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供动，其所需向心力由万有引力提供2222)2(TmrmrrvmrMmG主线索主线索。 2 2、在地面附近万有引力近似等于物体的重力，、在地面附近万有引力近似等于物体的重力，由上式得：由上式得：2= gRGMmgRMmG=2副线索副线索。在未知地球质量

8、在未知地球质量M的情况下，并且已知地球表面的的情况下，并且已知地球表面的重力加速度重力加速度g和地球半径和地球半径R，可以用，可以用gR2替换替换GM，由，由于这种代换的重要性，通常被称为于这种代换的重要性，通常被称为黄金代换黄金代换。2021/8/1415四个字概括做圆周运动的卫星半径与描述卫星运动的物四个字概括做圆周运动的卫星半径与描述卫星运动的物理之间的关系理之间的关系：越高越慢越高越慢卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律：2021/8/1416三、人造卫星的力与运三、人造卫星的力与运动关系动关系地球地球思考思考1 1：对于绕地球圆周运：

9、对于绕地球圆周运动的人造卫星：动的人造卫星：（1 1）离地面越高，线速度越）离地面越高，线速度越 （2 2）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越 （3 3）离地面越高，角速度越）离地面越高，角速度越 （4 4）离地面越高，向心加速度）离地面越高，向心加速度越越 小小小小小小大大四个字概括：四个字概括：越高越慢越高越慢2021/8/1417三、人造卫星的力与运三、人造卫星的力与运动关系动关系地球地球思考思考2 2：对于绕地球做圆周：对于绕地球做圆周运动的人造卫星：运动的人造卫星：它的线速度与第一宇宙速度的比较：它的线速度与第一宇宙速度的比较：第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度，所以第一宇宙速

10、度是贴近地面的卫星环绕速度，所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度小小2021/8/14181由于轨道调整的需要，“嫦娥二号”绕月做圆周运动的半径减小，则它的A线速度变小 B加速度变大 C周期变大 D向心力变大大BDBD2021/8/14192飞船B与空间站A交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示，虚线为各自的轨道，则AA的周期大于B的周期BA的加速度大于B的加速度CA的运行速度大于B的运行速度DA、B的运行速度小于第一宇宙速度第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度，第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度，所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第

11、一所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度宇宙速度小小ADAD2021/8/14203将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星A角速度越大 B周期越大C线速度越大 D向心加速度越大B B2021/8/1421gRgR2gR3gR24人造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，称为第一宇宙速度。第一宇宙速度大小是A11.2km/s B7.9km/s C16.7km/s D7.9m/s5若使空间探测器挣脱太阳引力的束缚，其发射速度至少要达到A环绕速度 B第一宇宙速度 C第二宇宙速度 D第三宇宙速度6地球半径为R,地球表面重力加速度为g，则第一宇宙速度为

12、A B C D B C D B BD DA A下一页下一页2021/8/1422上一页上一页下一页下一页2021/8/14237、已知地球质量为M，半径为R，人造地球卫星绕地球做圆周运动，质量为m，引力常量为G，周期为T ，下列表述正确的是（ ）A、卫星距地面的高度为 B、卫星的运行速度小于第一宇宙速度C、卫星 运 行 时受到的向心力大小为 D、卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度BDBD注意：地球半径注意：地球半径R R与轨道半径与轨道半径r r的区别的区别r=R+hr=R+h2021/8/14248下列说法中正确的是 ()A太空人受合力为零 B若卫星轨道越高，其绕地运行的角速度越大C地球球心与人造地球卫星的轨道必定在同一平面内D第一宇宙速度是所有做圆周运动的地球卫星运行的最大速度9当人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，下列说法正确的是()A在同一轨道上，卫星质量越大，运行速度越小 B同质量的卫星，轨道半径越大，向心力越小C无论卫星质量多大，轨道半径越大，运行周期越小D无论卫星质量多大，轨道半径越大，运行速度越小CDCD注意椭圆运动近地点可能注意椭圆运动近地点可能大于第一宇宙速度大于第一宇宙速度BDBD2021/8/142510.我国已于2011年9月29日发射“天宫一号”目标飞行器，11月1日发射“神舟八号”飞船并在11月3日与“天宫一号”实现