(共24张PPT)
7.4 宇宙航行
敦煌飞天壁画
哈利波特与飞行扫帚
人类通过神话、科幻表达飞天梦想
翟志刚在太空行走
探索历程
西昌卫星发射中心
太原卫星发射中心
思考:物体怎样才能成为人造卫星呢?
从高山上水平抛出物体,速度一次比一次大,落地点也就一次比一次远。
牛顿的设想:
牛顿的手稿
这个足够大的
速度应为多大?
思考:
可以先算出某一绕着地球做匀速圆周运动的飞行器的速度。
假设地球质量为M,绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m,离地心的距离为r,求飞行器的速度v。
思路?
地球对飞行器的万有引力提供飞行器需要的向心力
发射速度最小的卫星是近地卫星,一般在100~200km的高度飞行,而地球半径R=6400km,可近似认为近地卫星在地面附近飞行,r≈R。
7.9km/s叫做第一宇宙速度
7.9km/s这个速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,叫做第一宇宙速度,也叫环绕速度,是人造地球卫星的最小发射速度。
由
可知,r越小,v越大,因此这个速度是所有卫星速度中的最大值。
是卫星做匀速圆周运动的最大环绕速度。
一、宇宙速度
v=7.9km/s
7.9km/s第一宇宙速度
v=11.2km/s
第二宇宙速度
发射速度等于或大于11.2km/s,飞行器将克服地球引力,永远离开地球。这个速度叫做第二宇宙速度,也叫做脱离速度,是卫星挣脱地球引力的最小发射速度。
7.9km/s<ν<11.2km/s
如果7.9km/sv=7.9km/s
7.9km/sv=11.2km/s
第一宇宙速度
第二宇宙速度
v=16.7km/s
第三宇宙速度
类推,挣脱太阳引力束缚的最小发射速度叫做第三宇宙速度,也叫做逃逸速度,数值是16.7km/s.
2.第二宇宙速度(逃逸速度)
⑴定义:物体能克服地球的引力束缚,永远离开地球的最小发射速度⑵大小:V2=11.2km/s
3.第三宇宙速度
⑴定义:物体能挣脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外的最小发射速度
⑵大小:V3=16.7km/s
⑶第一宇宙速度是人造卫星的最小
发射速度,最大环绕速度,是近
地卫星的环绕速度。
⑵实际上,所有卫星
V发射 7.9km/s
V运行 7.9km/s
≥
≤
②发射速度:指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。
轨道越高,所需发射速度
越大,而运行速度越小。
AC
关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是( )
A.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度
B.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度
D.人造地球卫星的实际运行速度都大于第一宇宙速度
二.人造卫星的an、V、ω、T与r的关系
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星,它跟着地球转,同步地做匀速圆周运动,它的周期:T=24h
四、地球同步卫星
由:静态规律 :
r、v、w、a可以解出具体数据(唯一的)
①轨道平面一定:轨道平面与 共面.
②周期一定:与地球自转周期 ,即T=24 h.
③角速度一定:与地球自转的角速度 。
赤道平面
相同
相同
与地球自转方向相同即自西向东运动。
运行方向:
⑥向心加速度一定:an=
3、关于地球同步卫星的六个“一定”
1975年,返回式遥感卫星,中国第一颗返回式卫星,用于对地观测,运行三天后按计划返回地面;中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。
1970年, “东方红”1号,中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。
中国航天史
风云一号
通信卫星
中国1988年9月7日发射了第一颗气象卫星—“风云一号”太阳同步轨道气象卫星
1984年4月8日,我国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功
神舟六号载人飞船
神舟七号载人航天飞船
伴随着“神舟”号的发射成功,中国已正式启动“嫦娥工程”,开始了宇宙探索的新征程.
答案:ABC
练习.关于地球同步通信卫星,下列说法正确的是
A.各国发射的这种卫星都在赤道所在平面内
B.各国发射的这种卫星其轨道半径都一样
C.这种卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度
D.这种卫星运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间