宇宙速度課件

4人造衛(wèi)星宇宙速度第1頁(yè)一、人造衛(wèi)星發(fā)展歷程衛(wèi)星是某些自然或人工在太空中繞行星運(yùn)動(dòng)物體19世紀(jì)中葉俄羅斯學(xué)者齊奧爾科夫斯基首先提出制造人造衛(wèi)星構(gòu)想（噴氣推進(jìn)多級(jí)火箭）第一顆人造地球衛(wèi)星何時(shí)何地發(fā)射成功1957年10月4日蘇聯(lián)第一艘載人飛船何時(shí)何地發(fā)射成功1961年4月12日蘇聯(lián)加加林東方一號(hào)載人飛船人類何時(shí)登上月球1969年7月16日9時(shí)32分，美國(guó)阿波羅11號(hào)升空，19日進(jìn)入月球軌道，20日下午4時(shí)17分著陸，10時(shí)56分阿姆斯特朗踏上月面

對(duì)個(gè)人來說，這不過是小小一步，但對(duì)人類而言，卻是巨大飛躍第2頁(yè)我國(guó)航天成就2023年10月24日嫦娥一號(hào)月球探測(cè)器發(fā)射成功1970年4月24日我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星升空。第3頁(yè)2023年10月15日神舟五號(hào)楊利偉2023年10月12日神舟六號(hào)費(fèi)俊龍聶海勝2023年9月25日神舟七號(hào)翟志剛劉伯明景海鵬第4頁(yè)火箭發(fā)射第5頁(yè)人造衛(wèi)星第6頁(yè)300數(shù)年前，牛頓提出構(gòu)想地面上物體，如何才能離開地球問題：？二、宇宙速度第7頁(yè)地面上物體，如何才能離開地球問題：？300數(shù)年前，牛頓提出構(gòu)想第8頁(yè)辦法：萬有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)向心力問題：以多大速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2

,地球質(zhì)量M=5.89×1024kg,地球半徑R=6400km)

發(fā)射速度：從地球表面發(fā)射出去時(shí)瞬時(shí)速度該速度求法尚有其他辦法嗎？第9頁(yè)=mg=V====7.9Km/s第10頁(yè)1、第一宇宙速度（圍繞速度）v1=7.9km/s說明：（１）第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星最小速度，發(fā)射速度低于它，衛(wèi)星將落回地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；

（２）等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；思考：假如衛(wèi)星發(fā)射速度大于7.9km/s，衛(wèi)星將如何運(yùn)行？

第11頁(yè)11.2km/s>v>7.9km/s11.2km/s16.7km/s宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第二宇宙速度7.9km/s第12頁(yè)２、第二宇宙速度v2=11.2km/s

1、第一宇宙速度v1=7.9km/s3、第三宇宙速度v3=16.7km/s思考：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射近地衛(wèi)星相比哪個(gè)難度大？哪個(gè)需要發(fā)射速度大？第13頁(yè)三、人造衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)關(guān)系地球運(yùn)行速度：衛(wèi)星在圓周軌道上運(yùn)動(dòng)線速度。第14頁(yè)第15頁(yè)思考1：對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，線速度越（2）離地面越高，周期越（3）離地面越高，角速度越（4）離地面越高，向心加速度越小大小小思考2：我們能否發(fā)射一顆周期為80min衛(wèi)星嗎？=84.85min第16頁(yè)練習(xí)1：有兩顆人造地球衛(wèi)星，均繞地球運(yùn)行，已知它們軌道半徑之比r1：r2=4:1，求衛(wèi)星：（1）線速度之比；（2）角速度之比；（3）周期之比；（4）向心加速度之比；第17頁(yè)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：繞中心天體做穩(wěn)定圓周運(yùn)動(dòng)問題：1、圓心為中心天體中心2、F合=F向指向圓心，無切向分力，故一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3、關(guān)鍵方程：F合=ma合=G=mgˊ=F向=ma向=

=mrω2==42mrf2=42mrn2

a合==gˊ=a向=

=rω2=

42rf2=42rn2

4、在該圓周軌道上物體一定處于完全失重狀態(tài)。5、7.9Km/s是最大運(yùn)行速度，是最小地面發(fā)射速度。6、黃金代換:GM=gR2充足利用地面重力加速度這一已知條件第18頁(yè)四、地球同步衛(wèi)星1.周期T=24h2.軌道平面在赤道平面內(nèi)第19頁(yè)第20頁(yè)1.周期T=24h2.軌道平面在赤道平面內(nèi)3.離地高度h=

36000km4.r、v大小、ω、T、an大小“所有固定”五、軌道變化第21頁(yè)有關(guān)變軌分析：在近地點(diǎn)A：圓周軌道上速度為VA=F合=F向=ma合=ma向=當(dāng)VA增大時(shí)，衛(wèi)星將進(jìn)入橢圓過渡軌道。在遠(yuǎn)地點(diǎn)B：設(shè)橢圓軌道上速度為VB，該速度太小，引力大于所需向心力，衛(wèi)星將被拉向地球做向心運(yùn)動(dòng)，當(dāng)VB增大，使所需向心力與引力與相等時(shí)，衛(wèi)星又沿更大軌道做圓周運(yùn)動(dòng)。沿圓軌道經(jīng)A點(diǎn)與沿橢圓軌道經(jīng)A點(diǎn)時(shí)速度大小不一樣，但加速度相同，B點(diǎn)情況與之類似。B第22頁(yè)v1v2v2<v1v20發(fā)射速度運(yùn)行速度v20>v10第一宇宙速度為：最_____運(yùn)行速度