人造天體(衛(wèi)星)的運動_第1頁
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文檔簡介

1、專題:人造天體專題:人造天體(衛(wèi)星衛(wèi)星)的運動的運動萬有引力及應用萬有引力及應用:與牛二及運動學公式1思路(基本方法):衛(wèi)星或天體的運動看成勻速圓周運動F心=F萬(類似原子模型)2方法:F引=G2rMm=F心=ma心=m?mRv?22R地面附近:G2RMm=mg?GM=gR2(黃金代換式)軌道上正常轉:G2rMm=mRv2?rGMv?【討論(v或EK)與r關系,r最小時為地球半徑,v第一宇宙=7.9kms(最大的運行速度、最小的發(fā)射速度

2、);T最小=84.8min=1.4h】G2rMm=m2?r=mrT224??M=2324GTr??T2=2324gRr??2T3G???(M=?V球=??34r3)s球面=4?r2s=?r2(光的垂直有效面接收,球體推進輻射)s球冠=2?Rh3理解近地衛(wèi)星:來歷、意義萬有引力≈重力=向心力、r最小時為地球半徑、最大的運行速度=v第一宇宙=7.9kms(最小的發(fā)射速度);T最小=84.8min=1.4h4同步衛(wèi)星幾個一定:三顆可實現全球通

3、訊(南北極有盲區(qū))軌道為赤道平面T=24h=86400s離地高h=3.56x104km(為地球半徑的5.6倍)V=3.08kms﹤V第一宇宙=7.9kms?=15oh(地理上時區(qū))a=0.23ms25運行速度與發(fā)射速度的區(qū)別6衛(wèi)星的能量:(類似原子模型)r增?v減小(EK減小Ep增加)所以E總增加需克服引力做功越多地面上需要的發(fā)射速度越大7.應該熟記常識:地球公轉周期1年自轉周期1天=24小時=86400s地球表面半徑6.4x103km

4、表面重力加速度g=9.8ms2月球公轉周期30天知識簡析知識簡析一、衛(wèi)星的繞行角速度、周期與高度的關系一、衛(wèi)星的繞行角速度、周期與高度的關系(1)由????22mMvGmrhrh???,得??GMvrh??,∴當h↑,v↓(2)由G??2hrmM?=mω2(rh),得ω=??3hrGM?,∴當h↑,ω↓(3)由G??2hrmM???224mrhT???,得T=??GMhr324??∴當h↑,T↑二、三種宇宙速度:二、三種宇宙速度:hrG

5、M?=3.07103ms通訊衛(wèi)星可以實現全球的電視轉播,從圖可知,如果能發(fā)射三顆相對地面靜止的衛(wèi)星(即同步衛(wèi)星)并相互聯網,即可覆蓋全球的每個角落。由于通訊衛(wèi)星都必須位于赤道上空3.6107m處,各衛(wèi)星之間又不能相距太近,所以,通訊衛(wèi)星的總數是有限的。設想在赤道所在平面內,以地球中心為圓心隔50放置一顆通訊衛(wèi)星,全球通訊衛(wèi)星的總數應為72個。五.了解不同高度的衛(wèi)星飛行速度及周期的數據了解不同高度的衛(wèi)星飛行速度及周期的數據衛(wèi)星飛行速度及周

6、期僅由距地高度決定與質量無關。設衛(wèi)星距地面高度為h,地球半徑為R,地球質量為M,衛(wèi)星飛行速度為v,則由萬有引力充當向心力可得v=。知道了衛(wèi)星距離地面的高度,就可確定衛(wèi)星飛行時的速度大小。不同高度處人造地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度及周期見下表:高度(km)030050010003000500035900(同步軌道)38000(月球軌道)環(huán)繞速度(kms)7.917.737.627.366.535.292.770.97周期(分)84.490.594.

7、510515021023小時56分28天六、衛(wèi)星的超重和失重六、衛(wèi)星的超重和失重(1)衛(wèi)星進入軌道前加速過程,衛(wèi)星上物體超重(2)衛(wèi)星進入軌道后正常運轉時,衛(wèi)星上物體完全失重七、人造天體在運動過程中的能量關系七、人造天體在運動過程中的能量關系當人造天體具有較大的動能時,它將上升到較高的軌道運動,而在較高軌道上運動的人造天體卻具有較小的動能。反之,如果人造天體在運動中動能減小,它的軌道半徑將減小,在這一過程中,因引力對其做正功,故導致其動

8、能將增大。同樣質量的衛(wèi)星在不同高度軌道上的機械能不同。其中衛(wèi)星的動能為rGMmEK2?,由于重力加速度g隨高度增大而減小,所以重力勢能不能再用Ek=mgh計算,而要用到公式rGMmEP??(以無窮遠處引力勢能為零,M為地球質量,m為衛(wèi)星質量,r為衛(wèi)星軌道半徑。由于從無窮遠向地球移動過程中萬有引力做正功,所以系統(tǒng)勢能減小,為負。)因此機械能為rGMmE2??。同樣質量的衛(wèi)星,軌道半徑越大,即離地面越高,衛(wèi)星具有的機械能越大,發(fā)射越困難。八

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