当前位置:首页 >> 理化生 >>

6.5


第六章 万有引力与航天

§6.5 宇宙航行

§6.5 宇宙航行

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

一、牛顿关于卫星的设想
0

问 1 、物体做平抛运动时 , 水平速度越大,飞 V 题 行的水平距离越远。 情 境

O

B A D C 问题: 2. 若抛出物体的水平初速度足够大 , 物体将会 怎样?试大胆猜想。

由于地球是一个圆球 , 当平抛的水平初速度足够大时 , 物体飞行的距离也很大, 故物体不能再落回地面,而成为一 颗绕地球运转的卫星.
2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

一、牛顿关于卫星的设想

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

二、宇宙速度

思考: 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?
推导方法一:万有引力提供物体作圆周运动的向心力
GMm v2 GM ? m ,v ? 2 R R R

推导方法二:地表附近,重力近似等于万有引力
v2 mg ? m , R
2 v? gR, gR ? GM

g=9.8m/s2,R=6400km,代入数据得:
2015年5月22日星期五

v ? 7.9km / s

§6.5 宇宙航行

二、宇宙速度 1、第一宇宙速度: (环绕速度)
GM v1 ? ? 7.9km / s R
V3=16.7km/s V2=11.2km/s

法二:v1 ? gR ? 7.9km / s

2、第二宇宙速度: (脱离速度)
v2 ? 11.2km / s

地球

V1=7.9km/s

→人造行星

11.2km/s>v>7.9km/s

3、第三宇宙速度:(逃逸速度)
v3 ? 16.7km / s
2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

三、人造卫星的运动规律
M地 m r
r
r
2

(1) 由 G
(2) 由 G
(3) 由 G

2

v ?m r

2

得:v ?
2

GM 地 r
GM 地 r3
r3 GM 地

M地 m
2

? m? r 得:? ?
2

M地 m

4? ?m 2 r T

得:T ? 2?

M 地m ?4?由G 2 ? m an r
2015年5月22日星期五

GM 地 得 an ? 2 r

§6.5 宇宙航行

三、人造地球卫星运行的规律

结论:

1、v、?、T、a与轨道半径r为一一对应关系 2、r ?,v ?,? ?,a ?,T ?
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。
(补充):卫星发射速度和卫星运行速度的区别

2015年5月22日星期五

四、 概念辨析 发射速度和环绕速度
§6.5 宇宙航行

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。

①宇宙速度均指发射速度 ②第一宇宙速度为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 2、运行速度:是指卫星进入轨道后绕地球做
匀速圆周运动的速度。
GM v1 ? r
2015年5月22日星期五

r↗ v↘

近地卫星 v发 ? v运 其它卫星 v发 >v运

§6.5 宇宙航行

五、梦想成真
世界航天

?1957年10月,原苏联 发射第一颗人造地球卫 星

卫星重83.6kg,每 96min绕地球飞行 一圈

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

五、梦想成真

几年之后,1961 年4月12日苏联空军少 校加加林进入了东方 一号载人飞船。实现 了人类第一次进入太 空。他的非凡勇气, 鼓舞了更多人为航天 事业奋斗。

火箭点火起飞,飞船绕地球飞行一圈, 历时108分,然后重返大气层,安全降落在地 面,铸就了人类进入太空的丰碑。
2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

五、梦想成真

1969年7月20日,阿波罗11号将人类送上了月球 。 当时,上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗, 他在月球上迈出了一小步,确是人类迈出的一大步。
2015年5月22日星期五

世界航天
§6.5 宇宙航行

五、梦想成真

1984年4月12日,第 一架航天飞机哥伦比 亚号发射成功。
航天飞机资料:可重复 使用的用运载火箭发射 的飞行器,用于进入地 球轨道,在地球与轨道 航天器之间运送人员和 物资,并滑翔降落于地 面。
2015年5月22日星期五

世界航天
§6.5 宇宙航行

五、梦想成真

2003年2月1日, 哥伦比亚号航天飞 机在重返地面的过 程中突然发生解体 燃烧,航天飞机上 的七名宇航员,包 括六名美国人及一 名以色列人全部遇 难。

无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通 往宇宙的道路
2015年5月22日星期五

世界航天
§6.5 宇宙航行

五、梦想成真
“哈勃”太空望远 镜

哈勃望远镜长13.3 米,直径4.3米,重 11.6吨,造价近30 亿美元,于1990年 4月25日由美国航天 飞机送上高590千米 的太空轨道。 哈勃望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜。它上面
的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片,其清晰度是 地面天文望远镜的10倍以上,其观测能力等于从华盛顿看到1.6 万千米外悉尼的一只萤火虫。
2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

中国航天

1975年,返回式遥感 1970年, “东方 卫星,中国第一颗返回式 红”1号,中国第一颗人 卫星,用于对地观测,运 造卫星。中国是第五个 行三天后按计划返回地面; 能自行发射卫星的国家。中国是第三个掌握卫星回 收技术的国家。 2015年5月22日星期五

中国航天
§6.5 宇宙航行

风云一号

风云二号

中国首颗气象卫星;中国是第三个独立 研制并发射太阳同步轨道卫星的国家。
2015年5月22日星期五

中国航天
§6.5 宇宙航行

1984年,试验通信卫 星:“东方红”2号, 标志着中国是世界上 第5个能发射地球静 止轨道卫星的国家。
通信卫星
2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

中国航天

1992年,中国载人航天工程 正式启动. 2003年10月15日9时,我国 “神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫 星发射中心成功发射,把中国第 一位航天员杨利伟送人太空.

飞船绕地球飞行14圈后,于10月16日6时23分安 全降落在内蒙古主着陆场.这次成功发射实现了中华 民族千年的飞天梦想,标志着中国成为世界上第三个 能够独立开展载人航天活动的国家,为进一步的空间 科学研究奠定了坚实的基础. 2015年5月22日星期五

例题分析
§6.5 宇宙航行

1、人造地球卫星的轨道半径越大,则( A、速度越小,周期越小 B、速度越小,加速度越小 C、加速度越小,周期越大 D、角速度越小,加速度越大

BC

)

2、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半 径之比R1∶R2=3∶1,下列有关数据之比正确的是 ( ) A、周期之比T1∶T2=3∶1 B、线速度之比v1∶v2=3∶1 C、向心力之比F1∶F2=1∶9 D、向心加速度之比a1∶a2=1∶9

D

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

课堂小结

一、三个宇宙速度:
v1=7.9km/s(会推导);v2=11.2 km/s; v3=16.7 km/s

二、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,

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

思考:卫星的轨道圆心在哪儿? 分析:所有卫星的圆心都在地心上。

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

四、人造地球同步卫星

1.定义: 相对地球静止的赤道卫星 2.特点: (1)定赤道平面
h

(2)定周期T=24h

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

基本思路: 天体运动看为匀速圆周运动, 万有引力等于向心力。

(3) 定高度h
h R

M ?m 2 π 2 G ? m( ) ? ( R ? h) 2 ( R ? h) T

F

GMT 4 3 h? ? R ? 3.6 ?10 Km 2 4 π
h 3.6 ?10 ? ? 5.6倍 3 R 6.4 ?10
4

2

2015年5月22日星期五

h?R ? 6.6倍 R

§6.5 宇宙航行

(4)定线速度v
M ?m v G ?m 2 ( R ? h) ( R ? h)
2

GM v? ? 3.1Km / s R?h

2 π ( R ? h) 同解: v? ? 3.1Km / s T
2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

地球同步卫星的特点:

1、所有的同步卫星只能分布在赤道正上 方的一个确定轨道上,即同步卫星轨道 平面与地球赤道平面重合,卫星离地面 高度为定值 ? 5.6R地 。
2、对同步卫星: 其r、h、v、ω、T 均为确定值

2015年5月22日星期五

3颗同步卫星可实现全球覆盖
§6.5 宇宙航行

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

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。

2015年5月22日星期五

§6.5 宇宙航行

凡是人造卫星的问题都可从下列关系 去列运动方程,即:

重力=万有引力=向心力

Mm v mg ?=G 2 ? m r r
式中:r ? R ? h

2

g ?是高空h处的重力加速度
2015年5月22日星期五


相关文章:
ModelSim+SE+6.5下载及安装步骤
复制 LECENSE.dat 到 Modelsim SE 6.5\win32 下,此处为 E:\Eapp\EDA\Modelsim SE 6.5\win32。 3.2 右击桌面上的“我的电脑” ,打开“属性”/“高级...
6复习5
6复习5_中考_初中教育_教育专区。励志博学 至和笃行 昆仑中学 ()年级(数学 )学科导学案课 题 6 复习 备课日期 课时 第五课时 上课日期 日期日期 3.10 ...
课时规范训练--集合6-5
课时规范训练--集合6-5_其它课程_初中教育_教育专区。课时规范训练 A组 基础演练 1.命题“对于任意角 θ,cos4θ-sin4θ=cos 2θ”的证明:“cos4θ-sin4...
ModelSim-Altera_6.5仿真教程入门到精通
ModelSim-Altera_6.5仿真教程入门到精通_信息与通信_工程科技_专业资料。ModelSim-Altera_6.5教程入门到精通 平台软件:ModelSim-Altera 6.5e (Quartus II 10.0)...
我家我设计V6.5软件使用教程_图文
我家我设计V6.5软件使用教程_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。电脑知识 我家我设计 V6.5 软件使用教程“我家我设计”是一款免费、简单易用的家居效果...
linux Redhat 6.5 64位 安装oracle 11g
linux Redhat 6.5 64位 安装oracle 11g_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。一.安装环境 Linux服务器:Redhat 6.5 64位 oracle服务器:oracle11g 64位 ...
时政热点 2017年6月5日
时政热点 2017年6月5日_公务员考试_资格考试/认证_教育专区。www.gwypxw.com 2017 年 6 月 5 日(周一)三分钟新闻●国内资讯 韩媒称:为出席亚洲...
Citrix XenApp 6.5 安装配置
Citrix XenApp 6.5 安装配置_IT/计算机_专业资料 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 Citrix XenApp 6.5 安装配置_IT/计算机_专业资料。Citrix XenApp 6.5 ...
6AU5同步
5页 免费 6AU6同步 7页 2财富值 6AU7同步 6页 2财富值 6AU8同步 4页 2财富值 6AU9同步 8页 2财富值如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能...
高等数学( 北大版)习题6.5
高等数学( 北大版)习题6.5_理学_高等教育_教育专区。高等数学( 北大版)答案 习题6.5 在下面的习题中,出现的函数f (u , v)或F (u )一律假定有连续的一...
更多相关标签:
6.5日 | 6月5日 | lol6.5 | 6.5版本 | 逍遥笔6.5 | 6.6 | 6.5世界环境日 | 6.5环境日 |