高一物理宇宙速度

人造卫星 宇宙速度

人造卫星：1.定义： 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 将围地球旋转，成为一颗人 造地球卫星。 2.轨迹: 圆形或椭圆3.向心力来源: 万有引力 以地心为圆心的 4.轨迹特点: 圆或以地心为焦 点的椭圆 2

地心为轨迹 的圆心

答案：ABD

人造卫星(绕地做匀速圆周运动)的运动参数： ma mg Mm G V 4 r r m m r m r T/ 向 2 2 2 2 2

结论: V、ω、a向、g/ 越小 r越大 T 越大

GM 得a g r/ 向 2

GM 得V r

GM 4 2 r 3 T3 r GM4

人造卫星的两个速度：1.运行速度： 卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度. 2.发射速度： 被发射物在地面附近离开发射装置(火箭) 时的速度. 1.轨道半径越大，运行速度越小。(做匀速圆周运动) 2.因卫星上升过程中要克服引力和空气阻力(在大气层中 时)做功消耗动能,所以卫星越高,发射速度越大。

人造卫星的两个速度：1.运行速度： 卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度. 2.发射速度： 被发射物在地面附近离开发射装置(火箭) 时的速度. A 卫星A的环绕速度与卫星B比较？

B

更难 较易

发射卫星A和B的发射速度比较？

人造卫星的三个宇宙速度：1.第一宇宙速度： 近地卫星的环绕速度 人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须 具有的速度，叫做第一宇宙速度。

地面附近

r=R

Mm V G m R R2

2

得V 或V

GM R gR 2 R

6.67 10 11 5.98 1024 m / s 7.9km / s 6 6.37 10 gR

人造卫星的三个宇宙速度：1.第一宇宙速度： V1 GM R gR

近地卫星的环绕速度

第一宇宙速度：是所有绕地做匀速的圆周运动的卫星 的最大环绕速度，同时是所有卫星的最小发射速度 2.第二宇宙速度： 当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星 就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。我 们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇 宙速度的物体还受到太阳的引力。 3.第三宇宙速度： 如果物体的速度等于或大于16.7km/s,物体 就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外 的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙 速度。 8

人造卫星的发射速度与轨迹：1.V发=7.9Km/s

且V发⊥F万轨迹：绕地匀速圆周 2. 7.9<V发<11.2Km/s 轨迹：绕地椭圆运动 3. 11.2<=V发<16.7Km/s

轨迹:绕太阳运动4. V发>=16.7Km/s 轨迹：脱离太阳引力 9

同步卫星:(气象卫星、通讯卫星等)定义： 所谓地球同步卫星是指与地球自转同步,相对于地面 静止的人造卫星. 特点： 1.角速度 ,周期(T=24h)与地球相同,是一个恒量. 2.轨道一定在赤道平面上. 3.距地面高度一定(h=3.6×107m)

即轨道平面一定,

高度一定,运动快慢一定2 GMT h 3 R 2 4 把T=86400s,M=5.98x1024kg,R=6.37x106m得h=3.58x107m

Mm 4 2 G m 2 ( R h) 2 ( R h) T

想一想:哪一个是同步卫星？

卫星变轨1.运行速度 V低 > V高

2.低轨 → 高轨： 加速 → 离心 → (重力使速度减小) → 高轨高轨 → 低轨：减速 → 近心 → (重力使速度增大) → 低轨

卫星发射

思考：近地卫星A、同步卫星B和赤道上的物体C的运动参数比较 方程：

Mm A、B方程： G 2 m 2 r r Mm C方程： G 2 m 0 2 R mg 0 R结论：T赤= T同 > r近 r赤 = r远 < r 同 ω赤= ω同 < ω近 a赤< a同 < a近

B

A

C

V赤 < V同 < V近

达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力

卫星挣脱地球束缚的最小发射速度15

达到第三宇宙速度的物体还受到银河系中心的引力

卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度16

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