人造地球卫星

1、人造地球卫星一、发射原理第2节 人造地球卫星 宇宙速度1、牛顿的设想图2、近地发射速度：二、卫星的运行(圆周轨道)原理：结论:卫星运动与m无关；v、T由r唯一决定三、卫星的发射和变轨四、同步卫星mg=GMm/r2=ma=mv2/r=mr2=mr42/T2五、卫星的应用V1V2V3(三种宇宙速度)v1是最小近地发射速度，也是最大运行速度作业知一比例法一题多解卫星变轨双星黑洞比较重力相遇空间牛顿人造地球卫星的设想图v平抛洲际导弹人造卫星增大1、第一宇宙速度环绕速度卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，万有引力近似等于重力mg，卫星运行半径近似看作地球半径，根据牛顿第二定律得:mg=GMm/R2=m

2、v2/R最小的近地发射速度,近地发射时速度等于这个速度卫星，刚好能在地球外表附近作匀速圆周运动v1问题与思考 要使卫星在离地面更远的轨道上运行，那么需要更 的发射速度，来到新轨道上的运行速度变 。 大小v2、第二宇宙速度 脱离速度3、第三宇宙速度 逃逸速度v3绕地球作匀速圆周运动的卫星，其所需向心力由万有引力提供二、卫星的运行(圆周轨道) 万有引力 = 向心力重力近似 =万有引力根本方程辅助方程ABC高轨道卫星的运行速度小,容易发射?火箭要抑制地球对它的引力做更多的功v1是最小近地发射速度，也是最大运行速度?(无能量补充)(轨道速度)v1神五发射卫星发射的轨迹三、人造地球卫星的变轨道卫星回收以

3、下说法是否正确？为什么？ 人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。解：由于阻力做负功，所以线速度 减小，由于T=2R/v所以 周期变大，故结论正确卫星绕地球作匀速圆周运动，半径在逐渐减小Tmin=?神五回收通信卫星气象卫星资源卫星技术实验卫星人造卫星的种类 四、同步通讯卫星 2、同步卫星的轨道如何确定?1、地球同步卫星相对于地面静止，周期与地球一样。同步卫星必须位于赤道平面上空。F向= F引GmM/r2=mr42/T2F向F2F引hrR同步卫星离地面高度36000公里3、同步卫星的个数：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12

4、0颗。可见，空间位置也是一种资源。近地与同步同步卫星发射卫星的超重与失重我国的卫星事业 卫星的应用 g=GM/r2G=mg=9.8107NM不同,g不同G/F=1.471012(D)课本P92:中心Mr环绕mR(BC)课本P98:(AC)F砝= m砝 g月F物= m物 g月mg=GM月m/R2g月= F砝/m砝 m物= F物/g月M月= g月 R2/G求月球重力加速度求月球上物体质量求月球质量(E)同步卫星的质量都相等r=6.210地 环绕速度v=8.4103 v1 设月地间隔 r保持不变,随着采矿的进展,地球质量M增大,月球质量m减小,F万减小Rr当飞越质量密集区时,可以认为重心上挪动,r减

5、小,v增大课本P104:例1:在圆轨道上运动的质量为m的人造卫星，它到地面的间隔 等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，那么( )A卫星运动的速度为 B卫星运动的周期为C卫星的加速度为g/2 D卫星的动能为mgR/4知一求其他mg=GMm/R2GM=gR2r=R+h=2RBD自转1近地2同步3月球4自转近地同步月球T1=1天T2=85分T3=1天T4=1月r1=Rr2=Rr37Rr4=60R比较以下4颗卫星运动物理量(r、T、v、a)大小自转近地同步月球v3v2a=GM/r2比较物理量大小例1:有两颗人造地球卫星质量之比m1m2=12,它们运行线速度之比v1v2=12，那么( )1F2=13

6、21a2=1611r2=411T2=81ACD比例法例1:一颗人造地球卫星距地面的高度为h,设地球半径为R，卫星运动周期为T，地球外表处的重力加速度为g,那么该同步，卫星的线速度的大小应该为( ) BCA B 2(h+R)/T C D 一题多解例2 :用m表示地球通讯卫星同步卫星的质量，h表示它分开地面的高度，R表示地球的半径，g表示地面处的重力加速度，表示地球自转的角速度，那么通讯卫星所受的地球对它的万有引力的大小为( )BCGMm/r2=mr2(GM=gR2)F=GMm/r2=mgR2/(R+h)2v1v2v3v4v2v1v4v3v1v4v2v1v4v3卫星的变轨AB知小圆半径为R,周期为

7、T,大圆半径为r,求卫星从A跃迁到B的时间？提示：用开普勒第3定律求解比较以下速度大小 解：设“光子的质量为m，由于光不能从太阳射出, 设“光子恰好绕太阳(黑洞)作近地匀速圆周运动,向心力由万有引力提供，由牛顿第二定律得: 黑洞例:太阳的质量M=2.01030kg，光的速度c=3.0108m/s，试估算太阳假设演变成了黑洞，它的半径将变成多少？双星例: 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。两恒星的质量分别为M1和M2两恒星间隔 为L。求：(1)两恒星转动中心的位置；(2)转动的角速度。LM1M2r1L-r1解：如

8、以下图，两颗恒星分别以转动中心O作匀速圆周运动，角速度一样，设M1的转动半径为r1，M2的转动半径为r2=L-r1；它们之间的万有引力是各自的向心力。由后两式相等解得得由前两式相等解得得例、某行星上一昼夜的时间为T=6h，在该行星赤道处用弹簧秤测得一物体的重力大小比在该行星两极处小10%，那么该行星的平均密度是多大？G取6.671011Nm2/kg2例、设某种原因地球自转的加快，当角速度等于多少时，赤道上物体的重力为零？解：万有引力全部提供自转向心力重力的变化例：如以下图，有A、B两个卫星绕地球做圆周运动，旋转方向一样，A卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2 ，在某一时刻两卫星第一次相遇即两卫星间隔 最近， 求：1、多少时间后两卫星第二次相遇？ 2、多少时间后两卫星第一次相距最远 ？ ot/2解：A星转得快，设相遇时B转过角度为，那么A转过角度为(+2)，设经过的时间为t卫星的相遇【例1】2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星，其定点位置与东经98的经线在同一平面内.假设把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似为东经98和北纬a=40地球半径R、地球自转周期T、地球外表重力加速度g(视为常数)和