人造衛(wèi)星 宇宙速度2（共17張）ppt課件

1、知地球質(zhì)量為知地球質(zhì)量為M,萬有引力常量為萬有引力常量為G, 衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑為軌道半徑為r. 求衛(wèi)星的加速度求衛(wèi)星的加速度a、線速度、線速度v、角速、角速度度、周期、周期T.Main Idea 萬有引力萬有引力 = = 向心力向心力根本方程根本方程2rMmGrvm2marm222mrT2rMGa 3rMGGMrT32MvGrA AB BC Cv1=7.9km/sv1=7.9km/s越高，越慢越高，越慢三、人造衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律三、人造衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律;思索：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星難呢？還是向低思索：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星難呢？還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星難呢？軌道發(fā)射衛(wèi)星難呢？第一宇

2、宙速度是：第一宇宙速度是：衛(wèi)星能環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最小發(fā)射速度，衛(wèi)星能環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最小發(fā)射速度，衛(wèi)星能環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最大繞行速度！衛(wèi)星能環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最大繞行速度！即近地衛(wèi)星的繞行速度！即近地衛(wèi)星的繞行速度！;例例1.1.以下說法能否正確？為什么？以下說法能否正確？為什么？人造地球衛(wèi)星由于大氣阻力的作用，軌道半徑人造地球衛(wèi)星由于大氣阻力的作用，軌道半徑逐漸減小，它的線速度將逐漸減小，而周期逐漸增逐漸減小，它的線速度將逐漸減小，而周期逐漸增大。大。;4 某國(guó)家電視報(bào)道：該國(guó)發(fā)射了一顆周期1h的人造地球衛(wèi)星。請(qǐng)他判別該新聞的正確性Tmin=84minR地=6400km，g取10m/s2 這是一那么虛

3、偽新聞;20m/s例例2：1990年年3月，中國(guó)紫金山天文臺(tái)將月，中國(guó)紫金山天文臺(tái)將1965年年9月月20日日發(fā)現(xiàn)的第發(fā)現(xiàn)的第753號(hào)小行星命名為吳健雄星，其直徑為號(hào)小行星命名為吳健雄星，其直徑為32 km.假設(shè)該小行星的密度和地球一樣，求該小行星的假設(shè)該小行星的密度和地球一樣，求該小行星的第一宇宙速度第一宇宙速度(知地球半徑知地球半徑R06 400 km，地球的第，地球的第一宇宙速度一宇宙速度v0取取8 km/s.);例例3.3.據(jù)察看，某行星外圍有一個(gè)模糊不清的環(huán)。為據(jù)察看，某行星外圍有一個(gè)模糊不清的環(huán)。為了判別環(huán)是延續(xù)物還是衛(wèi)星群，測(cè)出了環(huán)中各層的了判別環(huán)是延續(xù)物還是衛(wèi)星群，測(cè)出了環(huán)中各

4、層的線速度線速度V V大小與該層至行星的中心的間隔大小與該層至行星的中心的間隔R R，以下判，以下判別正確的選項(xiàng)是：別正確的選項(xiàng)是：A A、假設(shè)、假設(shè)V V與與R R成正相關(guān)，那么環(huán)是延續(xù)物成正相關(guān)，那么環(huán)是延續(xù)物B B、假設(shè)、假設(shè)V V與與R R成反相關(guān)，那么環(huán)是延續(xù)物成反相關(guān)，那么環(huán)是延續(xù)物C C、假設(shè)、假設(shè)V V與與R R成正相關(guān)，那么環(huán)是衛(wèi)星群成正相關(guān)，那么環(huán)是衛(wèi)星群D D、假設(shè)、假設(shè)V V與與R R成反相關(guān)，那么環(huán)是衛(wèi)星群成反相關(guān)，那么環(huán)是衛(wèi)星群(A(A、D)D);例例4.A、B、C三顆衛(wèi)星繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)三顆衛(wèi)星繞地球作圓周運(yùn)動(dòng), 衛(wèi)星質(zhì)量衛(wèi)星質(zhì)量mC=2mA=2mB,軌道半徑軌道

5、半徑rB=rC=4rA.那么衛(wèi)星的那么衛(wèi)星的:A.加速度加速度aA:aB:aC=16:1:1B.線速度線速度vA:vB:vC=2:1:1C.角速度角速度A:B:C=1:1:1D.周期周期TA:TB:TC=1:8:8【ABD】; 留意：人造衛(wèi)星的圓軌道圓心一定與地心共點(diǎn)留意：人造衛(wèi)星的圓軌道圓心一定與地心共點(diǎn).NSF萬萬近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星極地衛(wèi)星極地衛(wèi)星同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星衛(wèi)星的軌道能夠與緯度線或經(jīng)度線所在平面一直重合嗎？衛(wèi)星的軌道能夠與緯度線或經(jīng)度線所在平面一直重合嗎？;同步衛(wèi)星軌道同步衛(wèi)星軌道地球同步衛(wèi)星：與地地球同步衛(wèi)星：與地球自轉(zhuǎn)同步球自轉(zhuǎn)同步, ,相對(duì)于地相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星面靜止的人造

6、衛(wèi)星rRh222Mm4GmrrTRh232GMTr4得：得：得：得：232GMThR473.58 10 m同步衛(wèi)星特點(diǎn)：同步衛(wèi)星特點(diǎn)：1.1.周期周期(T=24h)(T=24h)2.2.軌道在赤道平面上軌道在赤道平面上3.3.離地高度是定值離地高度是定值h6Rh6R;雙星系統(tǒng)：它們?cè)诒舜说娜f有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)六、雙星模型六、雙星模型;例例1.1.知雙星質(zhì)量分別為知雙星質(zhì)量分別為m1m1、m2m2，間距一直為，間距一直為L(zhǎng) L，引力常量，引力常量為為G.G.求：求：(1)(1)雙星分別到旋轉(zhuǎn)中心雙星分別到旋轉(zhuǎn)中心O O的間隔的間隔R1R1： R2 R2(2)(2)雙星分別到

7、旋轉(zhuǎn)中心雙星分別到旋轉(zhuǎn)中心O O的間隔的間隔R1R1， R2 R23 3雙星的周期雙星的周期T.T.m1m2R1o)m(2RRR2m2mLmmmm2132122121122122212122112112mGLTmmLmRmmLmRLmmRRTRTG、：的萬有引力充當(dāng)向心力和解：保證保證L不變，從不變，從m1上取一上取一些物體放到些物體放到m2上，雙星周上，雙星周期如何變化？期如何變化？;1雙星的向心力大小一樣2雙星的角速度、周期一樣3雙星間的萬有引力提供向心力4雙星的軌道半徑與引力半徑不等，兩軌道半徑之和是引力半徑5雙星軌道半徑比是質(zhì)量的反比6雙星周期由引力半徑L和總質(zhì)量M決議雙星系統(tǒng)特點(diǎn)雙星

8、系統(tǒng)特點(diǎn):;例例2、(2021全國(guó)卷全國(guó)卷)如圖，質(zhì)量分別為如圖，質(zhì)量分別為m和和M的兩個(gè)星球的兩個(gè)星球A和和B在引力作用下都繞在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球A和和B兩者中心兩者中心之間的間隔為之間的間隔為L(zhǎng).知知A、B的中心和的中心和O三點(diǎn)一直共線，三點(diǎn)一直共線，A和和B分別分別在在O的兩側(cè)引力常數(shù)為的兩側(cè)引力常數(shù)為G. (1)求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；(2)在地月系統(tǒng)中，假設(shè)忽略其他星球的影響，在地月系統(tǒng)中，假設(shè)忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球可以將月球和地球看成上述星球A和和B，月，月球繞其軌道中心運(yùn)轉(zhuǎn)的周期記為球

9、繞其軌道中心運(yùn)轉(zhuǎn)的周期記為T1.但在近但在近似處置問題時(shí)，經(jīng)常以為月球是繞地心做似處置問題時(shí)，經(jīng)常以為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)轉(zhuǎn)周期記為圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)轉(zhuǎn)周期記為T2.知地球和月球的質(zhì)知地球和月球的質(zhì)量分別為量分別為5.981024 kg和和7.351022 kg.求求T2與與T1兩者平方之兩者平方之比比(結(jié)果保管結(jié)果保管3位小數(shù)位小數(shù));假設(shè)月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么假設(shè)月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么解得：解得：故：故：/2/224M mGmllT32/=2lTGM）解：解：2把地月系統(tǒng)看成上述雙星模型時(shí)，把地月系統(tǒng)看成上述雙星模型時(shí)，設(shè)設(shè)M和和m分別是地球與月球的

10、質(zhì)量，分別是地球與月球的質(zhì)量，l是地心是地心與月心間的間隔，那么對(duì)比與月心間的間隔，那么對(duì)比1問結(jié)果有：?jiǎn)柦Y(jié)果有：(2)在地月系統(tǒng)中，假設(shè)忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球在地月系統(tǒng)中，假設(shè)忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和和B，月月球繞其軌道中心運(yùn)轉(zhuǎn)的周期記為球繞其軌道中心運(yùn)轉(zhuǎn)的周期記為T1.但在近似處置問題時(shí)，經(jīng)常以為月球是繞地心做但在近似處置問題時(shí)，經(jīng)常以為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)轉(zhuǎn)周期記為圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)轉(zhuǎn)周期記為T2.知地球和月球的質(zhì)量分別為知地球和月球的質(zhì)量分別為5.981024 kg和和7.351022 kg.求求T2與與T1

11、兩者平方之比兩者平方之比(結(jié)果保管結(jié)果保管3位小數(shù)位小數(shù))31/2(lTG Mm）/22/1)1TmTM （1.01232(LTG Mm ）;一種是三顆星位于同不斷線上，他以為三顆星的質(zhì)量、一種是三顆星位于同不斷線上，他以為三顆星的質(zhì)量、向心力來源具有什么特點(diǎn)？向心力來源具有什么特點(diǎn)？一種是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，他以為三一種是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，他以為三顆星的質(zhì)量、半徑、向心力來源具有什么特點(diǎn)？顆星的質(zhì)量、半徑、向心力來源具有什么特點(diǎn)？求：兩種方式星體的求：兩種方式星體的運(yùn)動(dòng)周期？運(yùn)動(dòng)周期？ 三星模型三星模型設(shè)：每顆星的質(zhì)量均為設(shè)：每顆星的質(zhì)量均為m,相鄰星體的間隔為相鄰星體的間隔為R.引力常量為引力常量為G.;212GmFR 2222GmF