第5节 宇 宙 航 行
第5节 宇 宙 航 行
第5节 宇 宙 航 行
1、牛顿的设想
英国科学家牛顿(1643-1727)
在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。
第5节 宇 宙 航 行
若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?
第5节 宇 宙 航 行
思考：以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球表面运动，不会落下来呢？
设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r,求卫星运动的线速度v?
由F引=F向得到
M
m
P
V=7.9Km/s
11.2>V>7.9
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 =16.7千米/秒
（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 =11.2千米/秒
（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）
第5节 宇 宙 航 行
2、卫星的发射（三种宇宙速度）
第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星的最小发射速度）
第5节 宇 宙 航 行
“高轨低速长周期”
3、卫星的运行规律
极地轨道
一般轨道
赤道轨道
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上
平面
立体
赤道平面
已知：地球质量M，半径R，卫星距地面高度h，引
力常量G .请你利用已学的知识， 探究卫星绕地球的运
行速度v 、周期T与高度h的关系.
可以看出卫星的线速度随高度增大而减小，角速度随高度增大而减小，周期随高度增大而增大。在周期、角速度、线速度和轨道半径四个物理量中，一个量发生变化时，另外三个量一定同时变化。
故:
第一宇宙速度v1=7.9km/s是近地卫星的发射速度和运行速度,是人造卫星的最小发射速度最大运行速度.
地球同步卫星
所谓地球同步卫星是指与地球自转同步,相对于地面静止的人造卫星.
w
1、为什么必须在赤道平面上？
因:（1）同步卫星与 地 球自转同步必须自西向东转, （2）万有引力全部提供做向心力,圆心就是地心.
所以:同步卫星轨道平面必定在赤道平面上.
2、为什么高度一定？
月球轨道
地球
地月转移轨道
点火加速
减速制动
月球探测卫星发射
课堂练习
[例1] 我国发射的探月卫星“嫦娥一号”的轨道半径是圆形的，且贴近月球表面。已知月球质量约为地球质量的1/80，月球的半径约为地球半径的1/4，地球第一宇宙速度约为7.9km/s，求“嫦娥一号”探月卫星绕月球运行的速率？
[例2]如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（ ）
A.b所需向心力最大
B.b、c周期相等，且大于a周期
C.b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度
D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
课堂练习
BD
[例3]据某报报道，某国发射了一颗周期为80分钟的人造地球卫星，请你用学过的知识判断这则新闻的真伪。
课堂练习
航天科学的三位先驱
齐奥尔科夫斯基
第5节 宇 宙 航 行
罗伯特•戈达德
韦纳·冯·布劳恩
1、宇宙速度：
第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射的最小速
度，是卫星绕地球运行的最大速度。
第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣脱地球束
缚的最小发射速度
第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是挣脱太阳束缚的
最小发射速度。
2、研究天体运动的基本方法：
把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运
动，万有引力提供天体或人造卫星的向心力.
课堂小结