宇宙速度新课标A版

4人造卫星宇宙速度人造卫星一、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10月4日苏联第一艘载人飞船何时何地发射成功1961年4月12日苏联加加林东方一号载人飞船人类何时登上月球1969年7月16日9时32分，美国阿波罗11号升空，19日进入月球轨道，20日下午4时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面

对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大飞跃火箭的发射300多年前，牛顿提出设想地面上的物体，怎样才能离开地球问题：？二、宇宙速度地面上的物体，怎样才能离开地球问题：？300多年前，牛顿提出设想方法：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，它才会绕地球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2

,地球质量M=5.89×1024kg,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？=mg=V====7.9Km/s思考：如果卫星发射速度大于7.9km/s，卫星将怎样运行？

1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s说明：（１）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球运转；

（２）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；11.2km/s>v>7.9km/s11.2km/s16.7km/s宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第二宇宙速度7.9km/s２、第二宇宙速度v2=11.2km/s

1、第一宇宙速度v1=7.9km/s3、第三宇宙速度v3=16.7km/s思考：向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪个需要的发射速度大？三、人造卫星的动力学关系地球运行速度：卫星在圆周轨道上运动的线速度。思考1：对于绕地球运动的人造卫星：（1）离地面越高，线速度越（2）离地面越高，周期越（3）离地面越高，角速度越（4）离地面越高，向心加速度越小大小小思考2：我们能否发射一颗周期为80min的卫星吗？=84.85min练习1：有两颗人造地球卫星，均绕地球运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2=4:1，求卫星的：（1）线速度之比；（2）角速度之比；（3）周期之比；（4）向心加速度之比；动力学特点：绕中心天体做稳定的圆周运动问题：1、圆心为中心天体中心2、F合=F向指向圆心，无切向分力，故一定做匀速圆周运动3、核心方程：F合=ma合=G=mgˊ=F向=ma向=

=mrω2==42mrf2=42mrn2

a合==gˊ=a向=

=rω2=

42rf2=42rn2

4、在该圆周轨道上的物体一定处于完全失重状态。5、7.9Km/s是最大的运行速度，是最小的地面发射速度。6、黄金代换:GM=gR2充分利用地面重力加速度这一已知条件四、地球同步卫星1.周期T=24h2.轨道平面在赤道平面内1.周期T=24h2.轨道平面在赤道平面内3.离地高度h=

36000km4.r、v的大小、ω、T、an的大小“全部固定”五、轨道变化关于变轨的分析：在近地点A：圆周轨道上速度为VA=F合=F向=ma合=ma向=当VA增大时，卫星将进入椭圆过渡轨道。在远地点B：设椭圆轨道上速度为VB，该速度太小，引力大于所需向心力，卫星将被拉向地球做向心运动，当VB增大，使所需向心力与引力与相等时，卫星又沿更大的轨道做圆周运动。沿圆轨道经A点与沿椭圆轨道经A点时速度大小不同，但加速度相同，B点情况与之类似。