宇宙航行課件

宇宙航行古人的夢(mèng)想：古人的夢(mèng)想：外國(guó)人的

“飛天”夢(mèng)古人的夢(mèng)想：牛頓的猜想牛頓的手稿想一想:物體初速度達(dá)到多大時(shí)就可以成為一顆人造衛(wèi)星呢?rR設(shè)地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m，衛(wèi)星到地心的距離為r，求衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度v？(r↑,v↓)vFn一、宇宙速度：1、第一宇宙速度由于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由萬(wàn)有引力提供的，所以從上式可以看出，衛(wèi)星離地心越近，它運(yùn)行的速度越快。對(duì)于靠近地面的衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的r近似等于地球半徑R，把r用地球半徑R代入，可以求出：這就是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫做第一宇宙速度。近地面的衛(wèi)星的速度是多少呢？2、第二宇宙速度：如果發(fā)射速度時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的吸引，不再繞地球運(yùn)行。我們把這個(gè)速度叫第二宇宙速度（又叫脫離速度）。達(dá)到第二宇宙速度時(shí)還受到太陽(yáng)的引力。3、第三宇宙速度：如果發(fā)射的速度時(shí)，物體就擺脫了太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去。我們把這個(gè)速度叫第三宇宙速度（又叫逃逸速度）。

1、第一宇宙速度：v=7.9km/s

(地面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度）第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度二、線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：v、a、ω隨著r的增加而減小，只有T隨著r的增加而增加。1234

思考:

以下人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、加速度的大小關(guān)系?v1>v2=v3>v4T1<T2=T3<T4ω1>ω2=ω3>ω4a1

>a2=a3>a4我們能否發(fā)射一顆周期為80min的衛(wèi)星呢？思考FF1F2人造衛(wèi)星的軌道三、同步衛(wèi)星思考：

①要使同步衛(wèi)星跟隨地球一起運(yùn)動(dòng),那它的軌道平面有什么要求?周期應(yīng)該怎么確定?②同步衛(wèi)星離地的高度h又是怎么確定的？同步衛(wèi)星的角速度、半徑、線速度、向心加速度有什么特點(diǎn)？同步衛(wèi)星角速度相同，半徑、線速度、向心加速度都相同，所以同步衛(wèi)星都在同一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)同步衛(wèi)星的特點(diǎn)：定周期，定角速度，定速度，定軌道平面，定高度，定點(diǎn)同步衛(wèi)星的高度：解得高度：同步衛(wèi)星的線速度又為多少呢？思考：如何利用同步衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球通訊？為了衛(wèi)星之間不互相干擾，大約3°左右才能放置一顆，這樣地球的同步衛(wèi)星只能有120顆?？梢?jiàn)，空間位置也是一種資源。通信衛(wèi)星的發(fā)射三部曲：停泊軌道轉(zhuǎn)移軌道同步軌道a、進(jìn)入圓形軌道的條件：入軌速度大小等于入軌點(diǎn)環(huán)繞速度，速度方向與入軌點(diǎn)地平線平行。r★入軌控制b、如果入軌速度大于入軌點(diǎn)環(huán)繞速度，則入軌點(diǎn)為橢圓軌道的近地點(diǎn)。rc、如果入軌速度小于入軌點(diǎn)環(huán)繞速度，則入軌點(diǎn)為橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)。rd、如果入軌速度方向偏離地平線，則軌道仍是橢圓軌道，但入軌點(diǎn)既不是近地點(diǎn)也不是遠(yuǎn)地點(diǎn)。vrv1＞v3an1=an2A＞an2B=an3試比較衛(wèi)星在圖中所示的軌道上各點(diǎn)的速度、向心加速度的大小。12A3Bv2A＞v2Bv2A＞v1v3＞v2B即：v2A＞v1＞

v3＞v2B