5宇宙航行
-1- 5.宇宙航行
M 目标导航 知识梳理 ANG Z IISHI SHULI 乙熏难聚儁心D典例透析 1.了解人造卫星的有关知识。 2知道三个宇宙速度的含义会推导第一宇宙速度 3理解卫星的运行速度与轨道半径的关系。 4了解地球同步卫星运转的规律
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 1.了解人造卫星的有关知识。 2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度。 3.理解卫星的运行速度与轨道半径的关系。 4.了解地球同步卫星运转的规律
M是航。乙知梳理Z惠难聚。D典例透析折 、宇宙速度 宇宙速度含义 大小 第一宇宙要想发射人造卫星,必须具有足够大的速 速度 度,发射人造卫星的最小发射速度称为第 km/s 宇宙速度 当卫星的发射速度等于或大于km/s 第二宇时,卫星就会脱离地球的引力不再绕地 速度 球运行成为绕太阳运行的人造行星或飞 km/s 到其他行星上去我们把_km/s称为 第二宇宙速度 当物体的发射速度等于或大于km/s 第三宇宙时,物体便将挣脱太阳引力的束缚,飞到v 速度 太阳系以外的宇宙空间中去我们把 km/s km/s称为第三宇宙速度
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 一、宇宙速度 宇宙速度 含义 大小 第一宇宙 速度 要想发射人造卫星,必须具有足够大的速 度,发射人造卫星的最小发射速度称为第 一宇宙速度 v1=7.9 km/s 第二宇宙 速度 当卫星的发射速度等于或大于 1 1.2 km/s 时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地 球运行,成为绕太阳运行的人造行星或飞 到其他行星上去,我们把 1 1.2 km/s 称为 第二宇宙速度 v2=1 1.2 km/s 第三宇宙 速度 当物体的发射速度等于或大于 1 6.7 km/s 时,物体便将挣脱太阳引力的束缚,飞到 太阳系以外的宇宙空间中去,我们把 16.7 km/s 称为第三宇宙速度 v3=1 6.7 km/s
M是航。乙知梳理Z惠难聚。D典例透析折 夏考探究 卫星的运行速度和发射速度有何区别? 提示:由G=m-得出的v= GM 指的是卫星在轨道上运行时的速度,其大小随半径的增大而减小,所 以卫星的运行速度ν<79km/s。但由于卫星在发射过程中要克服地 球引力做功増大势能所以将卫星发射到离地球越远的轨道上,在地 面上所需要的发射速度越大因而卫星的最小发射速度为79km/s
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 卫星的运行速度和发射速度有何区别? 提 示:由𝐺 𝑀𝑚 𝑟 2 = 𝑚 𝑣 2 𝑟 得出的v= 𝐺𝑀 𝑟 , 指的是卫星在轨道上运行时的速度,其大小随半径的增大而减小,所 以卫星的运行速度 v<7.9 km/s。但由于卫星在发射过程中要克服地 球引力做功,增大势能,所以将卫星发射到离地球越远的轨道上,在地 面上所需要的发射速度越大,因而卫星的最小发射速度为 7.9 km/s
M是航。乙知梳理Z惠难聚。D典例透析折 梦想成真 1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星在发射成功 2.1969年7月,阿波罗11号飞船登上 32003年10月15日,我国航天员被送入太空
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 二、梦想成真 1.1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功。 2.1969年7月,阿波罗11号飞船登上月球。 3.2003年10月15日,我国航天员杨利伟被送入太空
M息是航6Z恕梳理Z 重难聚焦 JONGNAN JIAO 典例透析 一二三四 、卫星的运行速度、角速度与周期和轨道半径r的关系 项目 推导 关系 线速度v与轨道半径cMm 半径越大线速 的关系 GM 度越小 1 角速度o与轨道半,由GP=m02r 半径越大角速 的关系 r3 度越小
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 三 四 一、卫星的运行速度、角速度与周期和轨道半径r的关系 项目 推导 关系 线速度 v 与轨道半径 r 的关系 由𝐺 Mm r 2 = 𝑚 v 2 r 得 v= GM r ∝ 1 r 1 2 半径越大,线速 度越小 角速度 ω 与轨道半径 r 的关系 由𝐺 Mm r 2 = 𝑚𝜔2𝑟 得 ω= GM r 3 ∝ 1 r 3 2 半径越大,角速 度越小
M息是航6Z恕梳理Z 重难聚焦 JONGNAN JIAO 典例透析 二三四 项目 推导 咲系 由G Mm -m-r 周期T与半径r的关系 半径越大,周期 得T GM r2 越大 向心加速度a与半径r由Gm=ma 半径越大,向心 的关系 GM 2 加速度越小 温馨提示卫星发射后,如果不再补充能量,并忽略空气阻力,则在 地面上的发射速度越大,进入圆形轨道后,其轨道半径越大,根据运行 GM 速度的公式v= 可知,其运行速度越小
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 三 四 项目 推导 关系 周期 T 与半径 r 的关系 由𝐺 Mm r 2 = 𝑚 4𝜋 2 T2 𝑟 得 T= 4𝜋2r 3 GM ∝ r 3 2 半径越大,周期 越大 向心加速度 a 与半径 r 的关系 由𝐺 Mm r 2 = 𝑚𝑎 得 a= GM r 2 ∝ 1 r 2 半径越大,向心 加速度越小 温馨提示卫星发射后,如果不再补充能量,并忽略空气阻力,则 在 地面上的发射速度越大,进入圆形轨道后,其轨道半径越大,根据运行 速度的公式 v= 𝐺𝑀 𝑟 可 知,其运行速度越小
M息是航6Z恕梳理Z 重难聚焦 JONGNAN JIAO 典例透析 三「四 对第一宇宙速度的理解 1.第一宇宙速度,是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须 具有的速度,是人造地球卫星的最小发射速度 2.推导地球的第一宇宙速度 方法1: 历有力提供星运动的心=m引 GM 方法2 匝力提供卫星运动的向心为一m2+=m 说明(1)从上面的两种推导,导出了第一宇宙速度的表达式,可以 看出第一宇宙速度是定值。若要将其值计算岀来,要么知道和M, 要么知道r和g,第一宇宙速度之值仅与中心星球有关,与卫星无关
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 三 四 二、对第一宇宙速度的理解 1.第一宇宙速度,是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须 具有的速度,是人造地球卫星的最小发射速度。 2.推导地球的第一宇宙速度: 方法1: 说明:(1)从上面的两种推导,导出了第一宇宙速度的表达式,可以 看出第一宇宙速度是定值。若要将其值计算出来,要么知道r和M, 要么知道r和g,第一宇宙速度之值仅与中心星球有关,与卫星无关。 万有引力提供卫星运动的向心力→𝐺 𝑀𝑚 𝑟 2 = 𝑚 𝑣 2 𝑟 →v= 𝐺𝑀 𝑟 方法 2: 重力提供卫星运动的向心力→mg=𝑚 𝑣 2 𝑟 →v= 𝑔𝑟
M息是航6Z恕梳理Z 重难聚焦 JONGNAN JIAO 典例透析 三「四 (②)从两个表达式均可看出第一宇宙速度是环绕地球做匀速圆周 运动的最大速度但第一宇宙速度又称为发射人造卫星的最小速度 这又怎样理解呢?这里所说的“发射”是指不使卫星落回地面,三种 宇宙速度都可以达到这个要求但是只有第一宇宙速度才是不使卫 星落回地面的最小速度。在环绕运动中虽然距地面越高环绕速度 越小,但是向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难因为向 高轨道发射卫星火箭要克服地球对它的引力而做更多的功。 (3)由第一宇宙速度的两种表达式看出第一宇宙速度之值由中 心星球决定,可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度,都应以 =或v=表示式中G为引力常量M为中心星球的质量 ,g为中心星球表面的重力加速度,r为中心星球的半径
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 三 四 (2)从两个表达式均可看出第一宇宙速度是环绕地球做匀速圆周 运动的最大速度,但第一宇宙速度又称为发射人造卫星的最小速度, 这又怎样理解呢?这里所说的“发射”是指不使卫星落回地面,三种 宇宙速度都可以达到这个要求,但是只有第一宇宙速度才是不使卫 星落回地面的最小速度。在环绕运动中虽然距地面越高环绕速度 越小,但是向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难,因为向 高轨道发射卫星火箭要克服地球对它的引力而做更多的功。 (3)由第一宇宙速度的两种表达式看出,第一宇宙速度之值由中 心星球决定,可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度,都应以 v= 𝐺𝑀 𝑟 或𝑣 = 𝑔𝑟表示, 式中𝐺为引力常量, 𝑀为中心星球的质量 , 𝑔为中心星球表面的重力加速度, 𝑟为中心星球的半径
M息是航6Z恕梳理Z 重难聚焦 JONGNAN JIAO 典例透析 二三「四 、地球同步卫星 地球同步卫星是指在赤道平面内,以和地球自转角速度相同的角 速度绕地球运动的卫星。同步卫星有以下几个特点 特点 理解 同步卫星在赤道上空相对地球静止,它绕地球的 1周期一定 运动与地球自转同步,它的运动周期就等于地球 自转的周期,即7=24h 2角速度一定同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的 角速度
ZHISHI SHULI 知识梳理 ZHONGNAN JVJIAO 重难聚焦 DIANLI TOUXI 典例透析 MUBIAODAOHANG 目标导航 一 二 三 四 三、地球同步卫星 地球同步卫星是指在赤道平面内,以和地球自转角速度相同的角 速度绕地球运动的卫星。同步卫星有以下几个特点: 特点 理解 1.周期一定 同步卫星在赤道上空相对地球静止,它绕地球的 运动与地球自转同步,它的运动周期就等于地球 自转的周期,即 T=2 4 h 2.角速度一定 同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的 角速度