最新3.4人造地球卫星教学讲义PPT.ppt

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1、3.4人造地球卫星ABCDOV0以平抛运动为模型的推理过程地球牛顿人造卫星原理图在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。一牛顿的设想发射速度：从地球表面发射人造卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时卫星的速度称为发射速度。环绕速度：卫星在预定轨道上绕地球做匀速圆周运动所具有的速度。对于高轨道的卫星，发射速度大，环绕速度小。探究问题（1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？abc提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心（2）这三条轨道中哪一条轨道

2、中的卫星可能和地球自转同步？三、卫星轨道所有卫星的轨道圆心都在地心，所以计算轨道半径必须从地心算起，而不能从地面算起。卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道。若为椭圆轨道，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律；若为圆轨道，地心必须是卫星圆轨道的圆心。同步卫星的轨道必定位于赤道上方。线速度、角速度、周期、向心力、向心加速度与轨道半径的关系？(1)由Ｇ得:ｖ＝(2)由ＧMm/r2＝ｍω２ｒ得:ω=(3)由GMm/r2＝m(2π/T)2r得:Ｔ＝２π∴卫星离地心越远，它运行的周期越大，角速度越小！卫星离地心越远，它运

3、行的线速度越小！（4）由GMm/r2=ma,得a=GM/r2半径r越大，向心加速度越小(5)向心力F=GMm/r2r越大，向心力越小总结：r越大，a，w，v，F向越小，T增大四、宇宙速度1、第一宇宙速度v1=7.9km/s说明：（１）第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动，也是最大的环绕速度；(环绕速度）它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．（3）如果速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星仍绕地球运行，则运

4、行轨道为椭圆轨道，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。（4）第一宇宙速度是近地环绕速度，万有引力提供向心力，此时万有引力近似等于地球表面物体的重力mg２、第二宇宙速度（脱离速度）这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳或其他行星运行的人造行星的最小发射速度．如果人造卫星的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点．v2=11.2km/s3、第三宇宙速度（逃逸速度）这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了．v3=1

5、6.7km/s发射速度：7.9km/s≤V<11.2km/s卫星绕地球运动发射速度：11.2≤V<16.7km/s卫星绕太阳或其他行星运动发射速度：V≥16.7km/s卫星飞离太阳系练习：求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为80min的卫星吗？五、地球同步卫星1.周期T=_______24h2.轨道平面___________赤道平面5.r、v、ω、T、an_______________3.距地面高度h=_________36000km“全部固定”（如何求？）4.轨道半径r=4.2×107m3、注意区别：地球赤道上的物体，近地卫星，同步卫星运行半

6、径rR地R地6.6R地运行周期T24h85分钟（1.4h）24h线速度的计算V=ωR地向心加速度的计算ma=mω2R=GMm/R地2-mgma=GMm/r近2ma=mω2r＝GMm/r同2向心加速度之比a同/a物=r同/R=6.6/1a同/a近＝r近2/r同2=1/(6.6)2同步卫星近地卫星地球赤道上的物体六、变轨速度增加（F引＜F向心离心运动）半径增大（F引为阻力）速度减小新轨道r新＞r;V新＜V速度减小（F引＞F向心向心运动）半径减小（F引为动力）速度增大新轨道r新＜r;V新＞V能量分析：飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力，轨道高度会逐渐降低，

7、由于阻力很小，轨道高度的变化很慢，卫星运行的每一圈仍可认为是匀速圆周运动。注意：不管是宇宙飞船还是飞船内的物体，重力（万有引力）完全提供向心力，不再受到支持物的支持力或悬挂物的拉力，属于完全失重，因此，在宇宙飞船中，凡是原理与重力有关的仪器均不能使用，如天平，摆钟例3、1宇宙飞船要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站　　　　　　　　（　）A．从较低轨道上加速B．从较高轨道上加速C．从空间站同一高度轨道上加速D．无论从什么轨道上加速都可以A05年南通市调研考试二8、8.在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速

8、度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。则（）A.该卫星的发射速度必定大于11.2km/sB.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/sC.在