高中物理必修二65宇宙航行.pptx

6.5.宇宙航行问题:一、牛顿关于卫星的设想从高山上水平抛出物体，速度越大，落地点离山脚越远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造卫星。思考？1.以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的卫星?问题:若卫星的发射速度大于7.9km/s，会怎样呢？1、当发射速度为7.9km/s,物体恰好环绕地球表面做圆周运动；2、当发射速度大于7.9km/s时：①7.9km/s<V<11.2km/s,但环绕速度<7.9km/s物体仍绕地球运行，但径迹是椭圆；②11.2km/s<V<16.7km/s物体脱离地球的吸引而围绕太阳运行；③V>16.7km/s物体脱离太阳的吸引，而成为自由天体。表征人造卫星运行状态的物理量有三个:环绕速度v,转动半径r(或R+h,h为离地的高度)转动周期T.将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，则卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系：结论：卫星的运行速度、角速度、运转周期与其本身质量无关，仅由轨道半径决定。离地面越高的卫星，运行速度越小，周期越长，发射需要的初速度越大。所以，第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。发射速度：卫星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，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度、进入运动轨道；运行速度：卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。所以，第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大速度。问题：将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？哪一个更容易？为什么？向高轨道发射卫星时,需要的初速度越大，火箭克服地球对卫星的引力而作更多的功,对火箭的要求更高一些,所以比较困难.提示：同学们算算，近地卫星的周期（最小周期）又是多少呢？所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。相对于地面静止且与地球自转同步的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。同步卫星1、三个宇宙速度：v1=7.9km/s（会推导）；v2=11.2km/s；v3=16.7km/s2、研究天体运动，包括人造卫星的运动基本方法：把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运动，且万有引力全部提供天体或人造卫星的向心力，(v为线速度、ω为角速度、T为周期、n为转速)