宇宙航行完美.pptx
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1、会计学1宇宙航行完美宇宙航行完美21 三月 2023嫦嫦娥娥奔奔月月第1页/共56页21 三月 2023 敦煌飞天的美丽壁画敦煌飞天的美丽壁画第2页/共56页21 三月 202319571957年年1010月月4 4日,前苏联发射了日,前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星世界上第一颗人造地球卫星我国在我国在19701970年年4 4月月2020日发射了日发射了第一颗人造地球卫星第一颗人造地球卫星20032003年年1010月月1515日,神州五号日,神州五号载人宇宙飞船发射升空载人宇宙飞船发射升空第3页/共56页各种各样的卫星各种各样的卫星第4页/共56页21 三月 2023一、人造卫星的发射
2、原理一、人造卫星的发射原理1、牛顿设想:抛出速度很大时,物体不会落回地面第5页/共56页2、人造卫星绕地球匀速圆周运动的原因、人造卫星绕地球匀速圆周运动的原因人造卫星受到地球对它的万有引力作用,人造卫星人造卫星作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。3、人造卫星的运行规律、人造卫星的运行规律设地球质量为M,卫星质量为m,卫星的绕行速度v、角速度、周期T、向心加速度a与轨道半径 r 的关系r(a、V、T)第6页/共56页卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期:卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期:(3)由由 得:得:(4)由由 得得:可见:卫星运动情
3、况可见:卫星运动情况(a、V、T)是是由由 r r 惟惟 一决定一决定(2)由由 得:得:GM mr2=mv2rGM mr2=m2rGM mr2=m()rT2GM42r3(1)由由 得:得:aGM mr2=maGMr2记忆口诀:记忆口诀:“高轨低速长周高轨低速长周期期”第7页/共56页1234v1v2=v3v4T1T2=T32=34 人造地球卫星的运动规律人造地球卫星的运动规律第8页/共56页练习:对于练习:对于绕地球绕地球运动的人造卫星:运动的人造卫星:(1)离地面越高,线速度越)离地面越高,线速度越(2)离地面越高,周期越)离地面越高,周期越(3)离地面越高,角速度越)离地面越高,角速度越
4、(4)离地面越高,向心加速度越)离地面越高,向心加速度越(5)离地面越高,向心力越)离地面越高,向心力越小小长长小小小小小小第9页/共56页 两颗人造地球卫星,都在圆形轨道上两颗人造地球卫星,都在圆形轨道上运行,它们的质量不相等,轨道半径之运行,它们的质量不相等,轨道半径之比比r1:r2=1:4,则它们的则它们的(1)线速度大小之比线速度大小之比 v1:v2=(2)周期之比周期之比 T1:T2=课堂训练课堂训练第10页/共56页 2011201120112011年年年年11111111月月月月3 3 3 3日,日,日,日,“神州八号神州八号神州八号神州八号”飞船与飞船与飞船与飞船与“天宫一号天
5、宫一号天宫一号天宫一号”目标飞行器成功实施目标飞行器成功实施目标飞行器成功实施目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后了首次交会对接。任务完成后了首次交会对接。任务完成后了首次交会对接。任务完成后“天宫一号天宫一号天宫一号天宫一号”经变轨升到更高的轨道,等待与经变轨升到更高的轨道,等待与经变轨升到更高的轨道,等待与经变轨升到更高的轨道,等待与“神州九号神州九号神州九号神州九号”交会对接。变轨前和变轨完成后交会对接。变轨前和变轨完成后交会对接。变轨前和变轨完成后交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号天宫一号天宫一号天宫一号”的运行轨道均可视为的运行轨道均可视为的运行轨道均可视为的运行轨道均可
6、视为圆轨道,对应的轨道半径分别为圆轨道,对应的轨道半径分别为圆轨道,对应的轨道半径分别为圆轨道,对应的轨道半径分别为R R R R1 1 1 1、R R R R2 2 2 2,线速度大小分别为,线速度大小分别为,线速度大小分别为,线速度大小分别为V V V V1 1 1 1、V V V V2 2 2 2。则。则。则。则 等于等于等于等于()()()()A.B.C.D.高考链接:高考链接:2012山东理综第山东理综第15题题B第11页/共56页21 三月 2023这就是人造地球卫星在地面附近这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具绕地球做匀速圆周运动所必须具有的有的最低发射速度最
7、低发射速度,叫做,叫做第一宇第一宇宙速度宙速度。近地面的卫星的速度是多少呢?近地面的卫星的速度是多少呢?第12页/共56页21 三月 2023二、宇宙速度二、宇宙速度1 1、第一宇宙速度:、第一宇宙速度:(环绕速度环绕速度)V1=7.9km/s地球11.2km/sv7.9km/s2 2、第二宇宙速度:、第二宇宙速度:(脱离速度脱离速度)V2=11.2km/sV3=16.7km/s3 3、第三宇宙速度:(、第三宇宙速度:(逃逸速度逃逸速度)人造行星人造行星人造恒星人造恒星人造卫星人造卫星第13页/共56页概念辨析发射速度和运行速度1、发射速度:是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。2、运行
8、速度:是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。r v宇宙速度均指发射速度第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度,也是环绕地球运行的最大速度第14页/共56页三、近地三、近地卫星卫星 近地卫星是指卫星的轨道半径近地卫星是指卫星的轨道半径近似等于地球半径,其周期约为近似等于地球半径,其周期约为84分钟。其向心力由万有引力提分钟。其向心力由万有引力提供。供。第15页/共56页21 三月 2023练习:求近地卫星的周期练习:求近地卫星的周期我们能否发射一颗周我们能否发射一颗周期为期为80min的卫星?的卫星?第16页/共56页四、地球同步卫星四、地球同步卫星 1、定义、定义所谓地球同步卫星,是相
9、对于地面所谓地球同步卫星,是相对于地面静止静止的和地球具有相同的和地球具有相同周期周期的卫星,同步卫的卫星,同步卫星必须位于星必须位于赤道平面内赤道平面内,且到地面的,且到地面的高高度一定度一定。r v T a “全部固定全部固定”第17页/共56页 圆轨道在赤道平面,圆轨道在赤道平面,即在赤道的正上方;即在赤道的正上方;周期与地球自转周期周期与地球自转周期相同,为相同,为24小时;绕小时;绕行方向为自西向东。行方向为自西向东。大家能否计大家能否计算出同步卫星算出同步卫星的高度,线速的高度,线速度呢?度呢?第18页/共56页2、地球同步卫星的运行特征可概括为四个一定可概括为四个一定可概括为四个
10、一定可概括为四个一定定轨道平面定轨道平面定轨道平面定轨道平面,其运行轨道平面在赤道平面内;其运行轨道平面在赤道平面内;其运行轨道平面在赤道平面内;其运行轨道平面在赤道平面内;定周期定周期定周期定周期,即运行周期等于地球自转周期(即运行周期等于地球自转周期(即运行周期等于地球自转周期(即运行周期等于地球自转周期(24 h24 h)定高度定高度定高度定高度,即离地面高度一定(,即离地面高度一定(,即离地面高度一定(,即离地面高度一定(h=36000 kmh=36000 km)定速度定速度定速度定速度,即运行速度一定(,即运行速度一定(,即运行速度一定(,即运行速度一定(v3.1km/sv3.1km
11、/s)第19页/共56页3 3、同步卫星的应用:主要用于通信、同步卫星的应用:主要用于通信3 3颗同步卫星可实现全球覆盖颗同步卫星可实现全球覆盖所所以以也也叫叫通通信信卫卫星星第20页/共56页21 三月 2023 为了卫星之间不互相干扰,大约3左右才能放置1颗,这样地球的同步卫星只能有120颗。可见,空间位置也是一种资源。第21页/共56页第22页/共56页第23页/共56页“高轨低速长周期高轨低速长周期”五、人造卫星的轨五、人造卫星的轨五、人造卫星的轨五、人造卫星的轨道道道道极地轨极地轨道道一般轨道一般轨道赤道轨道赤道轨道所有卫星都在以地心为圆所有卫星都在以地心为圆心的轨道上心的轨道上(原
12、因原因?)?)平面平面立体立体赤道平面赤道平面第24页/共56页人造卫星的轨道第25页/共56页21 三月 2023 甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道。以下判断正确的是均可视为圆轨道。以下判断正确的是()A甲的周期大于乙的周期甲的周期大于乙的周期 B乙的速度大于第一宇宙速度乙的速度大于第一宇宙速度C甲的加速度小于乙的加速度甲的加速度小于乙的加速度 D甲在运行时能经过北极的正上方甲在运行时能经过北极的正上方高考链接:高考链接:2011山东理综第山东
13、理综第17题题AC第26页/共56页21 三月 2023六、人造卫星的超重和失重六、人造卫星的超重和失重1、发射和回收阶段、发射和回收阶段发射发射加速上升加速上升超超重重回收回收减速下降减速下降超超重重2、沿圆轨道正常运行、沿圆轨道正常运行只受重力只受重力a=g完全失重完全失重与重力有关的现象全部消失与重力有关的现象全部消失天平天平弹簧秤测重力弹簧秤测重力液体压强计液体压强计第27页/共56页七、卫星变轨七、卫星变轨第28页/共56页VF引F引引F向向F引引F向向卫星变轨原理卫星变轨原理MmA点速度点速度内小外大内小外大(在(在A点看轨迹)点看轨迹)在在A点万有引力点万有引力相同相同A第29页
14、/共56页思考:思考:人造卫星在人造卫星在低轨道上运行低轨道上运行,要想让其在,要想让其在高轨道上运行高轨道上运行,应采取什么措施?,应采取什么措施?在在低轨道上加速低轨道上加速,使其沿,使其沿椭椭圆轨道圆轨道运行,当行至椭圆轨运行,当行至椭圆轨道的道的远点远点处时再次处时再次加速加速,即,即可使其沿可使其沿高轨道运行高轨道运行。卫星变轨原理卫星变轨原理1 1、卫星在二轨道相切点、卫星在二轨道相切点万有引力万有引力相相同同速度速度内小外大内小外大(切点看轨迹)(切点看轨迹)2 2、卫星在椭圆轨道运行、卫星在椭圆轨道运行近地点近地点-速度速度大大,动能大,动能大远地点远地点-速度速度小小,动能小
15、,动能小第30页/共56页v vF F引引引引12R卫星在圆轨道运行速度卫星在圆轨道运行速度V1V2900减小减小卫星变轨原理卫星变轨原理第31页/共56页v v3 3F F引引引引L L卫星变轨原理卫星变轨原理第33页/共56页使使使使卫卫卫卫星星星星进进进进入入入入更更更更高高高高轨轨轨轨道道道道做做做做圆圆圆圆周周周周运运运运动动动动v v3 3v v4 4第34页/共56页卫卫卫卫星星星星的的的的回回回回收收收收第35页/共56页第36页/共56页 1 1 1 1、如图所示,发射同步卫星时,先将卫星发射至、如图所示,发射同步卫星时,先将卫星发射至、如图所示,发射同步卫星时,先将卫星发射
16、至、如图所示,发射同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道近地圆轨道近地圆轨道近地圆轨道1 1 1 1,然后经点火使其沿然后经点火使其沿然后经点火使其沿然后经点火使其沿椭圆轨道椭圆轨道椭圆轨道椭圆轨道2 2 2 2运行;最后再次点火将其送入同步运行;最后再次点火将其送入同步运行;最后再次点火将其送入同步运行;最后再次点火将其送入同步圆轨道圆轨道圆轨道圆轨道3 3 3 3。轨道。轨道。轨道。轨道1 1 1 1、2 2 2 2相切于相切于相切于相切于P P P P点,点,点,点,2 2 2 2、3 3 3 3相切于相切于相切于相切于Q Q Q Q点。当卫星分别在点。当卫星分别在点。当卫星分别在点。当卫
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