6.5 宇宙航行 （共36张PPT）

(共36张PPT)
第六章 万有引力与航天
§6.5 宇宙航行
我国发射的人造卫星类型
想一想:卫星是怎样发射上天的呢？
人造卫星、宇宙速度
一、人造卫星的发射原理
二、宇宙速度
三、人造卫星的运动规律
四、地球同步卫星
本节内容
2、天体运动的两大思路:
1、处理匀速圆周运动问题的关键
寻找向心力的来源
复 习
F万=Fn
F万=mg`
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
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有的最小发射速度，叫做第一宇宙速度。
近地卫星的速度是多少呢？
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
11.2km/s>v>7.9km/s
2、第二宇宙速度：　　　 　　(脱离速度)
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
→人造行星
人造卫星
概念辨析——发射速度和运行速度
1、发射速度：
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。
r↗ v↘
近地卫星
其它卫星
①宇宙速度均指最小发射速度
②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小发射速度，也是最大环绕速度
三、人造卫星的运动规律
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
四、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射
加速上升
超重
回收
减速下降
超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a = g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平
弹簧秤测重力
液体压强计
五、地球同步卫星
定义：在赤道平面内，相对于地面静止的，
和地球具有相同周期的卫星。 T＝24h
注意：所有的同步卫星只能分布在赤道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。
所有同步卫星的r、 v、ω、T 、an都相同，且为定值。
特点:
(1)周期一定（为地球自转周期T=24h ）
(4)轨道一定,在赤道平面上.
(5)距地面高度一定(h=3.6×107m)即
所有同步卫星的轨道半径都相同。
五、地球同步卫星
(2)角速度一定（为地球自转角速度）
(3)线速度速度大小一定。
w
1、为什么必须在赤道平面上？
因:（1）同步卫星与 地 球自转同步必须自西向东转, （2）万有引力全部提供做向心力,圆心就是地心.
所以:同步卫星轨道平面必定在赤道平面上.
2、为什么高度一定？
同步卫星
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。
同步卫星
近地卫星
月球
近地卫星、同步卫星、月球三者比较
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
赤道轨道
极地轨道
倾斜轨道
同步轨道
自转轴
例2：
关于宇宙速度，下列说法正确的是：（ ）
A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的
最小发射速度
B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行
的最小速度
C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时
的最大速度
D.第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小
速度
A
例3：
关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A.它的运行速度小于7.9km/s
B.它的运行速度大于7.9km/s
C.它的周期是24h，且轨道平面于赤道平面重
D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的
ACD
1.同步卫星是指相对于地面不动的人
造卫星（ ）
A.它可以在地面上任一点的正上方，且
离地心的距离可按需要选择不同的值
B.它可以在地面上任一点的正下方，
但离地心的距离是一定的
C.它只能在赤道的正上方，但离地心
的距离可按需要选择不同的值
D.它只能在赤道的正上方，离地心的
距离是一定的
D
2．关于人造地球卫星及其中物体的超重、
失重问题，下列说法正确的是（ ）
A.在发射过程中向上加速时产生超重现象
B.在降落过程中向下减速时产生失重现象
C.进入轨道时作匀速圆周运动，产生
失重现象
D.失重是由于地球对卫星内物体的
作用力减小而引起的
A C
3、神六变轨
神六飞船入轨后先是在近地点200公里，远地点350公里的椭圆轨道上运行，运行5圈时，然后变轨到距地面343公里的圆形轨道。
10月12日15时55分，北京航天飞控中心发出指令，启动神舟六号轨控发动机，从15时54分45秒开始，发动机工作了63秒，飞船的运动已接近圆形，变轨成功了！
比较v1、v2、v3的大小?
变轨问题（离心向心运动）
v1____v2
v2____v3
v1____v3
>
<
>
v1>v3>v2
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
例题分析
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
D
1999年5月10日，我国成功地发射了“一箭双星”，将“风云1号”气象卫星和“实验5号”科学实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球半径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为 A、11.2km／s B、7.9km／s C、7.4km／s D、2.1km／s
C
例题分析
4．人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度可以
是( )
①11.2km/s ②7.9km/s
③6km/s ④16.7km/s
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
B
5．关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是(　 )
A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度
B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的
运动速度
C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小
发射速度
D．它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度
D
6．在地面上某一高度运行的人造卫星，下列说法
中正确的是( )
A．该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度
B．该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙速度
C．发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速度
D．发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速度
BC
7．火星的半径为地球半径的一半，火星的质量为
地球质量的1／9．问：
(1)火星上的重力加速度是地球上的重力加速度
的几倍?
(2)若要在火星上发射一颗人造卫星，那么该
卫星环绕火星的第一宇宙速度是多少?
8.已知地球的质量约为月球质量的
81倍,地球半径于约为月球半径的
4倍,在地球上发射近地卫星的环绕速度为7.9km/s,周期为84min,那么在月球上发射一颗近地 卫星的环绕速度多大?它的周期多大?
又∵
∴
又∵
∴
D
对地球：v1=7.9km/s
7.9km/s小结:
a.第一宇宙速度(环绕速度) ：
（对任何天体都适用）
一、人造卫星
二、宇宙速度
c.第三宇宙速度(逃逸速度):v3 =16.7km/s
b.第二宇宙速度(脱离速度): v 2=11.2km/s
三、同步卫星
轨道平面一定 ------赤道平面上
高度一定 -------h=3.58x107m
运动快慢一定 -------T=24h,v=3.1km/s