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课件网) 5 宇宙航行 1.通过“月--地”等一系列检验，验证了地面上的 力与行星绕恒星、卫星绕行星所需要的 力是相同性质的力，称为 。 2. 两大模型： a. 环绕天体绕中心天体 b. 地面附近物体 重 向心 万有引力 回顾所学知识： 极地轨道 一般轨道 赤道轨道 赤道平面 所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上 圆心=地心 轨道半径r=R+h “天体表面” “近地卫星” 一、人造卫星的运行规律 一、人造卫星的运行规律 设地球质量为M，卫星质量为m，求卫星的参量：绕行速度v 、角速度ω 、周期T 1、绕行速度v与r的关系 r v 2、角速度ω与r的关系 3、周期T与r的关系 一、人造卫星的运行规律 设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行加速度a、速度v 、角速度ω 、周期T与轨道半径 r 的关系 a、v、ω、T都是r的单值函数 a、v、ω与r变化相反 T 与r变化一致 轨道半径减小了，这四个物理量如何变化？ 平面 “长轨低速长周期” 2 1 比较1轨道和2轨道的a、v、ω、T的大小 当r=R时， 人造卫星环绕最大速度 探究:地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？ A B C D O V0 G 【拓展】我们前面讲过，如果忽略地球自转，则在地表附近有： 由此能否推导出第一宇宙速度其他表达式 由 这就是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最大环绕速度，叫做第一宇宙速度，同时也是最低发射速度。 ———虽然“R大，V小”，但向高 轨道发射卫星比向低轨道发射 卫星难。 ———因为向高轨道发射卫星， 火箭要克服地球引力对它的引 力做的功多。 高轨道 低轨道 二、宇宙速度 讨论2：向高轨道发射卫星容易还是向低轨道发射卫星容易？ P V=7.9Km/s 11.2>V>7.9 V>11.2Km/S 探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？ 第三宇宙速度（脱离速度）：v =16.7km/s （卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度） 第二宇宙速度（逃逸速度）：v =11.2km/s （卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度） 第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9km/s （地球卫星的最小发射速度，是卫星绕地球运行的最大速度）。 二、宇宙速度 三、地球同步卫星 1、定义：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫做地球的同步卫星。 24h 2、周期 T = _____ 3、轨道平面_____ 赤道平面 4、距地面高度 h =_____ h h 探究: 同步卫星距离地面的高度为多少？ 三、地球同步卫星 1、定义：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫做地球的同步卫星。 24h 2、周期 T = _____ 3、轨道平面_____ 赤道平面 4、距地面高度 h =_____ 36000km 思考：同步卫星的哪些物理量是不变的呢？ 5、R、v、ω、T、an 均为定值 可见，空间位置也是一种资源。 四、卫星变轨原理 1、定义：卫星在变轨期间改变运行轨道的过程叫作变轨 变轨原理及过程 （1）为了节省能量，在赤道上顺着地球自传方向发射卫星至轨道 上，如图所示。 （2）在Q点（近地点）点火加速，卫星做离心运动进入椭圆轨道 。 （3）在P点（远地点）再次点火加速度进入圆形轨道Ш 四、卫星变轨原理 1、定义：卫星在变轨期间改变运行轨道的过程叫作变轨 2、特点：卫星有低空轨道变到高空轨道需要加速做离心运动至高轨道；相反从高空轨道变轨到低空轨道，需要减速做向心运动至低轨道 3、变轨前后的速度和加速度如何变化？ 四、卫星变轨原理 Q点（加速变轨）： r1 r2 Q点（1）： 1轨道 2轨道 P点（）： 3轨道 2轨道 p点（加速变轨）： 3、变轨前后通过同一点其加速度相同，但速度不同（内小外大） 月球 月球轨道 地球 地月转移轨道 点火加速 减速制动 探究: 月球探测卫星发射需要经历几个过程？ D A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B．卫星在轨道3上的角速度大 ... ...
