内容正文:
第五章 万有引力与航天
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第2讲 人造卫星 宇宙速度
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第2讲 人造卫星 宇宙速度
一、人造卫星
1.基本特征:把人造卫星绕天体运动看成是 匀速圆周 运动,其所需的向心力由万有引力提供。
2.表达式:应用万有引力定律分析人造卫星的运动:G= ma =m= mrω2 =mr。
【提示】处理卫星问题常用的三个近似:
(1)近地卫星贴近地球表面运行,可近似认为做匀速圆周运动的半径等于地球半径。
(2)在地球表面随地球一起自转的物体可近似认为其重力等于地球对它的万有引力,即G=mg。
(3)卫星的运动轨道可近似看成圆轨道。
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第2讲 人造卫星 宇宙速度
宇宙速度 数值(km/s) 意义
第一宇宙速度 7.9 既是人造卫星的最小发射速度,又是人造卫星的最大环绕速度
第二宇宙速度 11.2 卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。若11.2 km/s≤v<16.7 km/s,卫星绕 太阳 运行(脱离速度)
第三宇宙速度 16.7 卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。若v≥16.7 km/s,卫星将脱离 太阳系 在宇宙空间运行(逃逸速度)
二、三种宇宙速度
三、地球同步卫星
1.定义:相对地面 静止 的卫星。
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第2讲 人造卫星 宇宙速度
2.基本特征
(1)周期为地球自转周期T= 24 h 。
(2)运行线速度一定。
(3)运行的角速度与地球的自转角速度 相同 。
(4)离地面高度一定。
(5)轨道和地球赤道为共面同心圆。
【提示】(1)一般卫星的线速度可比同步卫星大,也可比同步卫星小。
(2)一般卫星的轨道是任意的,同步卫星的轨道在赤道平面内,但无论是一般卫星还是同步卫星,其轨道平面一定通过地球的球心。
四、极地卫星和近地卫星
1.极地卫星:运行时每圈都经过南北两极。
2.近地卫星:在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星,其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径。
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第2讲 人造卫星 宇宙速度
【基础自测】
判断下列叙述是否正确,在题后括号内用“√”或“×”表示。
(1)第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度,也是贴近地面运行的卫星的运行速度,即人造地球卫星的最大运行速度。 ( √ )
(2)同步卫星和地球自转同步,卫星的高度是确定的。 ( √ )
(3)卫星在较高轨道上运行时的机械能较小。 (× )
(4)若物体的发射速度大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度,则物体可以绕太阳运行。 ( √ )
(5)人造卫星离地面越高,线速度越大。 ( × )
(6)发射速度随高度的增大而增大。 ( √ )
(7)卫星由于受到太空稀薄气体的阻力在速度减小的过程中,轨道半径增大。 ( × )
(8)宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动,飞船可加速直到追上空间站,完成对接。 ( ×)
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第2讲 人造卫星 宇宙速度
考点一 宇宙速度的理解与计算
1.第一宇宙速度的推导
方法一:由G=m得v1= m/s≈7.9×103 m/s。
方法二:由mg=m得v1= m/s≈7.9×103 m/s。
第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度,也是人造卫星的最大环绕速度,此时它的运行周期最短,Tmin=2π=5075 s ≈
85 min。
2.