65宇宙航行(2).ppt

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1、5 宇宙航行 -2-牛顿的猜想牛顿的猜想问题：牛顿实验中，物体问题：牛顿实验中，物体至少要以多大的速度发射，至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径匀速圆周运动？地球半径约为约为6400km。-3-在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力：半径。由万有引力提供向心力： 22MmVGmRR由于万有引力近似等于物体的重力，得：由于万有引力近似等于物体的重力，得：mgRMm2G 联立得联立得 ：代入数据得代入数据得 v=7.9km/s gRv -4-结论：结论： 如果发射速度小于如果发射速

2、度小于7.9km/s，物体，物体将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。我们把这个速度称为第一宇宙速度。我们把这个速度称为第一宇宙速度。1.第一宇宙速度第一宇宙速度一宇宙速度一宇宙速度-5- 第一宇宙速度的三层含义：第一宇宙速度的三层含义：（1）它是人造卫星的最小发射速度；）它是人造卫星的最小发射速度；（2）它是在地面附近环绕地球作匀速圆周运）它是

3、在地面附近环绕地球作匀速圆周运 动的卫星的环绕速度；动的卫星的环绕速度；（3）它是所有人造卫星中的最大环绕速度。）它是所有人造卫星中的最大环绕速度。-6-2第二宇宙速度：第二宇宙速度：意义意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度脱离速度。注意注意：发射速度大于：发射速度大于7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力，不再时，卫星就会挣脱地球的引力，不再绕地

4、球运行。绕地球运行。211.2/vkm s2第二宇宙速度：第二宇宙速度：意义意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度脱离速度。注意注意：发射速度大于：发射速度大于7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于时，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力，不再时，卫星就会挣脱地球的引力，不再绕地球运行。绕地球运行。211.2/vkm s-7-3第三宇宙速度：第三宇宙速度：意义意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的

5、最小发射速度，：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为也称为逃逸速度逃逸速度。注意注意：发射速度大于：发射速度大于11.2km/s，而小于，而小于16.7km/s，卫星绕太阳做椭圆运动，成为一颗人造行星。如果卫星绕太阳做椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。的束缚，飞到太阳系以外的空间。316.7/vkm s-8-4.人造卫星的发射速度与运行速度的区别人造卫星的发射速度与运行速度的区别（1）发射速度：）发射速度：发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一发射速度是指卫星

6、在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。速度不能小于第一宇宙速度。（2）运行速度：）运行速度：运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星速度。当卫星“贴着贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。于第一宇宙速度。-9-二天体运动的线速度、角速度、周期及二天体运动的线速度、角速度、周期及 加速度与半径之间的关系加速度与半径之间的关系rvmrMmG22rGMv 22MmGmrr3rGMrTmrMmG222234rTGM2MmGmar2MaGr-10-三同步卫星三同步卫星1.周期一定：周期一定：T=24h；2.角速度一定；角速度一定；3.向心加速度大小一定；向心加速度大小一定；4.与赤道平面共面；与赤道平面共面；5.离地面的高度是确定的。离地面的高度是确定的。-11-课堂小结课堂小结一、宇宙速度一、宇宙速度二、天体运动的线速度、角速度、周期二、天体运动的线速度、角速度、周期 及加速度与半径之间的关系及加速度与半径之间的关系三、同步卫星三、同步卫星