人造卫星
1、课标版 物理 第 2讲 人造卫星与宇宙航行 一、三个宇宙速度 (1)第一宇宙速度 (环绕速度 ): km/s,是人造地球卫星的最小发 射速度 ,也是人造地球卫星的最大环绕速度。 (2)第二宇宙速度 (脱离速度 ): km/s,是物体挣脱地球的引力束 缚需要的最小发射速度。 (3)第三宇宙速度 (逃逸速度 ): km/s,是物体挣脱太阳的引力束 缚需要的最小发射速度。 教材研读 测 1
绕地球运行的周期及月球绕地球转 的轨道半径 C．人造地球卫星在地面附近绕行的速度和 运行周期 D．若不考虑地球自转，已知地球半径和重 力加速度 BCD 2某行星表面附近有一颗卫星，其轨道半 径可认为近似等于该行星的球体半径。 已测 出此卫星运行的周期为 80min，已知万有引力 常量为 1011Nm2/kg2，据此求得该行星 的平均密度约为 ______。 （要求取两位有效 数字） 例
有补充能 量 ,被发射物仅依靠自身的初动能克服地球引力 做功上升一定高度 ,进入运行轨道 .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 运行速度 是指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度 ,根据 可知 ,卫星越高轨道半径越大 ,卫星运行速度 (环绕速度 )就越小 ,近 地卫星可认为 v发 =v运 ,其它较高卫星的 v发 ＞
地高度、运行速率是唯一确定的。 设地球质量 M，半径为 R，自转周期为 T，同步卫星质量 m，离地高度 h，由万有引力提供向心力： 2224()()MmG m R hR h T2324GMThR∴ 2324G M ThR又 ∵ 2GMgR∴ 22324R T ghR可见：同步卫星的离地高度是唯一确定的，线速度大小也就唯一确定了。 代入具体数据可得 h=35800km
： ERr RE 假设： 人造卫星质量为 m，地球质量为 M，人造卫星到地心的距离为 r。 第一宇宙速度 理想模型 —匀速圆周运动 r M m 已知： G= 1011Nm2/kg2,M= 1024kg,RE= 106m 请问： 靠近地面运行的人造卫星的飞行速度 v是多少。 2ERGMm = mg∴ ERGMv 2EgRGM 解答： ≈ EgR假设： 人造卫星质量为 m，地球质量为 M
已知深空一号离子发动机向外喷射氙离子的等效电流大小为 I=，氙离子被喷出时的速度是 v= 104m/s。 求： ①探测器得到的推动力 F是多大。 ②探测器的目的地是博雷利彗星，计划飞行３年才能到达，试估算深空一号所需携带的氙的质量。 ③你认为为什么要选用氙。 请说出一个理由。 解答 : 已知量为 :等效电流 I,喷出速度 v,离子电量 q,离子荷质比 q/m. Δ mF = vΔ
度卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动； 如果大于 ， 而小于 ， 卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点． ２、第二宇宙速度 （脱离速度） 这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度． 如果人造天体的速度大于 ， 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= km/s 第三宇宙速度（逃逸速度）
：若同步卫星位于 赤道平面外的某一点 ,则地球对它的万有引力 F可分为一个绕地球地轴旋转的向心 力 F1,和一个使卫星向赤道平面 运动的力 F2,使卫星向赤道平面运动。 F F1 F2 地轴 赤道 返回遥感卫星 通讯卫星 气象卫星 我国的卫星技术及应用 侦察卫星 卫星的轨道 • 赤道轨道 • 极地轨道 • 其他轨道 几种状况下卫星特征对比 卫星状况 受力 力学特征 在地面上（没有发射） 重力 G
： 地球 V2=第二宇宙速度 ：当物体的速度大于或等于 ，卫星就会脱离地球的吸引，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还受到太阳的引力。 v第三宇宙速度 ：如果物体的速度等于或大于 ，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。 这个速度叫第三宇宙速度。 例题