第四節(jié)人造衛(wèi)星宇宙速度

1、“東方紅一號(hào)”偵察衛(wèi)星 “風(fēng)云一號(hào)”氣象衛(wèi)星 科學(xué)探測(cè)衛(wèi)星 19571957年，前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，年，前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，從此，開創(chuàng)了人類航天時(shí)代的新紀(jì)元從此，開創(chuàng)了人類航天時(shí)代的新紀(jì)元 我國(guó)在1970年發(fā)射了第一顆人造地球 衛(wèi)星2007年正式開始探月工程，并發(fā)射了“嫦娥一號(hào)”。我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”一、衛(wèi)星發(fā)射1、第一宇宙速度(1)定義：使物體能夠繞地球飛行的最小發(fā)射速度1124266.67 105.98 107.9km/s6.4 10GMvR(2)大?。篟VmRGM22m1：法616.37 109.87.9km/svgRRVmRGM22m2：法mgRGM

2、2m 要使衛(wèi)星在離地面更遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)行，則需要更（ ）的發(fā)射速度，來(lái)到新軌道上的運(yùn)行速度變（ ）。 大小、第二宇宙速度 (1)定義：使物體能夠脫離地球 束縛的最小發(fā)射速度v2= 11.2km/sMain Idea (2)發(fā)射繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的航天器的速度范圍skmvskm/7 .16/2 .11發(fā)3、第三宇宙速度 定義：使物體能夠脫離太陽(yáng)束縛的最小發(fā)射速度v3= 16.7km/s【例題】關(guān)于環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，下列說(shuō)法中可能的是（ ）A. 衛(wèi)星運(yùn)行的速率是7.9km/sB. 衛(wèi)星運(yùn)行的速率是5.0km/sC. 衛(wèi)星運(yùn)行的周期是80min D. 衛(wèi)星運(yùn)行的周期是200minABCD練習(xí)1

3、990年3月，紫金山天文臺(tái)將1965年9月20日發(fā)現(xiàn)的2752號(hào)小行星命名為“吳健雄星”，其直徑為32km。如果該小行星的密度和地球的密度相同，則該小行星的第一宇宙速度是多少？（已知地球的半徑R=6400km，取地球的第一宇宙速度v18km/s）比例法V=20m/s二、衛(wèi)星的運(yùn)行 萬(wàn)有引力 = 向心力重力近似 =萬(wàn)有引力基本方程輔助方程 2rMmGrvm2marm2 2rMGa 3rMGGMrT32 MvGr高軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度較小,較容易發(fā)射，對(duì)嗎？22 Tmr mgRGM2m（1）（2）近地衛(wèi)星（r=R）發(fā)射速度最小，運(yùn)行速度最大（3）極地衛(wèi)星（4）同步衛(wèi)星rTmrmrvmrMmG2222

4、24 定義：相對(duì)于地面靜止，又叫通訊衛(wèi)星方程：mgRGM2ma 定平面：軌道平面一定在赤道平面內(nèi)b 定位置：在赤道正上方相對(duì)地面靜止c 定周期：運(yùn)動(dòng)周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期 T24h=86400sd 定軌道：軌道離地高度h=36000kme 定速度：線速度大小v=3.08km/s五個(gè)一定： 大約3度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，地球的同步通訊衛(wèi)星只能有120顆?？梢娍臻g位置也是一種資源。例例1.1.關(guān)于做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星關(guān)于做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星, ,以下說(shuō)法正確以下說(shuō)法正確的是（的是（ ） A.A.所有的衛(wèi)星軌道平面都與赤道平面平行所有的衛(wèi)星軌道平面都與赤道平面平行B.B.可以發(fā)射一顆相對(duì)靜

5、止在北京上空的同步衛(wèi)星可以發(fā)射一顆相對(duì)靜止在北京上空的同步衛(wèi)星C.C.同步通信衛(wèi)星的高度一定為某定值同步通信衛(wèi)星的高度一定為某定值D.D.衛(wèi)星離地面越高，運(yùn)行速度一定越小衛(wèi)星離地面越高，運(yùn)行速度一定越小 CD例例2.2.組成星球的物質(zhì)是靠引力吸引在一起的，這樣的組成星球的物質(zhì)是靠引力吸引在一起的，這樣的星球有一個(gè)最大的自轉(zhuǎn)速率，如果超過(guò)了該速星球有一個(gè)最大的自轉(zhuǎn)速率，如果超過(guò)了該速率，星球的萬(wàn)有引力將不足以維持其赤道附近率，星球的萬(wàn)有引力將不足以維持其赤道附近的物體作圓周運(yùn)動(dòng)，由此能得到半徑為的物體作圓周運(yùn)動(dòng)，由此能得到半徑為R R、密度、密度為為 、質(zhì)量為、質(zhì)量為MM且分布均勻的星球的最小自

6、轉(zhuǎn)周且分布均勻的星球的最小自轉(zhuǎn)周期期T T下列表達(dá)式中正確的是（下列表達(dá)式中正確的是（ A A ）A A B B C C D D 三、人造地球衛(wèi)星的變軌a1 = a2 a3 = a4比較各處加速度和速度的大小V1 V2 V3 V4Main Ideav1v3v4AB123PQ練習(xí)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示，當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（ ）A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度

7、C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度小于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度BD四四.雙星雙星1、定義：宇宙中往往會(huì)有相距較近，質(zhì)、定義：宇宙中往往會(huì)有相距較近，質(zhì)量可以相比的兩顆星球，它們離其它星量可以相比的兩顆星球，它們離其它星球都較遠(yuǎn)，因此其它星球?qū)λ鼈兊娜f(wàn)有球都較遠(yuǎn)，因此其它星球?qū)λ鼈兊娜f(wàn)有引力可以忽略不計(jì)。在這種情況下，它引力可以忽略不計(jì)。在這種情況下，它們將各自圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)們將各自圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)做同周期的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)叫做同周期的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)叫做雙星。做雙星。m1 m2 r1r2O練習(xí)練習(xí): 在天體運(yùn)動(dòng)中，把兩顆相距很近的在天體運(yùn)動(dòng)中，把兩顆相距很近的恒星稱為雙星，這兩顆星必須各自以一定恒星稱為雙星，這兩顆星必須各自以一定的速率繞某一中心轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于由于萬(wàn)有的速率繞某一中心轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于由于萬(wàn)有引力而吸在一起。已