卫星运动规律

人造卫星宇宙速度一人造卫星的发展历程卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基首先提出制造人造卫星的设想喷气推进的多级火箭第一颗人造地球卫星何时何地发射成功 1957年10月4日苏联第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日苏联加加林东方一号载人飞船人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分美国阿波罗11号升空 19日进入月球轨道 20日下午4时17分着陆 10时56分阿姆斯特朗踏上月面对个人来说这不过是小小的一步但对人类而言却是巨大飞跃我国的航天成就 2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功 1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空 2003年10月15日神舟五号杨利伟 2005年10月12日神舟六号费俊龙聂海胜 2008年9月25日神舟七号翟志刚刘伯明景海鹏 2012年6月神舟九号 2013年6月神舟十号赤道轨道极地轨道 1 人造卫星的轨道平面所有人造卫星的轨道均以地心为圆心如图所示 a b c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条 b a c 二宇宙速度二宇宙速度方法一万有引力提供物体作圆周运动的向心力问题以多大的速度抛出这个物体它才会绕地球表面运动不会落下来已知 6 67 10 11Nm2 kg2 地球质量M 5 89 1024kg 地球半径R 6400km 发射速度从地球表面发射出去时的瞬时速度该速度的求法还有其它方法吗方法二重力提供物体作圆周运动的向心力问题以多大的速度抛出这个物体它才会绕地球表面运动不会落下来重力加速度g 9 8m s2地球半径R 6400km 发射速度从地球表面发射出去时的瞬时速度 1 第一宇宙速度环绕速度 v1 7 9km s 说明第一宇宙速度是发射卫星的最小速度发射速度低于它卫星将落回地面而不能绕地球运转等于这个速度卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动思考如果卫星发射速度大于7 9km s 卫星将怎样运行发射速度从地球表面发射出去时的瞬时速度 11 2km s v 7 9km s 11 2km s 16 7km s 宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第二宇宙速度 7 9km s 归纳总结第二宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度物体落回地面物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动物体绕地球运转运动轨迹是椭圆物体绕太阳运动物体飞出太阳系二宇宙速度发射速度从地球表面发射出去时的瞬时速度三人造卫星的力与运动的关系解决天体卫星运动问题的基本思路 1 把天体或人造卫星的运动看成是匀速圆周运动其所需向心力由万有引力提供主线索 2 在地面附近万有引力近似等于物体的重力由上式得副线索在未知地球质量M的情况下并且已知地球表面的重力加速度g和地球半径R 可以用gR2替换GM 由于这种代换的重要性通常被称为黄金代换四个字概括做圆周运动的卫星半径与描述卫星运动的物理之间的关系越高越慢卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律当卫星所受万有引力刚好提供向心力时它的运行速率就不再发生变化轨道半径确定不变从而做匀速圆周运动我们称为稳定运行三人造卫星的力与运动关系地球思考1 对于绕地球圆周运动的人造卫星 1 离地面越高线速度越 2 离地面越高周期越 3 离地面越高角速度越 4 离地面越高向心加速度越小小小大四个字概括越高越慢三人造卫星的力与运动关系地球思考2 对于绕地球做圆周运动的人造卫星它的线速度与第一宇宙速度的比较第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度小 1 由于轨道调整的需要嫦娥二号绕月做圆周运动的半径减小则它的A 线速度变小B 加速度变大C 周期变大D 向心力变大 BD 2 飞船B与空间站A交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示虚线为各自的轨道则A A的周期大于B的周期B A的加速度大于B的加速度C A的运行速度大于B的运行速度D A B的运行速度小于第一宇宙速度第一宇宙速度是贴近地面的卫星环绕速度所以做圆周运动的高空卫星的速度会比第一宇宙速度小 AD 3 将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动则离太阳越远的行星A 角速度越大B 周期越大C 线速度越大D 向心加速度越大 B 4 人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度称为第一宇宙速度第一宇宙速度大小是A 11 2km sB 7 9km sC 16 7km sD 7 9m s5 若使空间探测器挣脱太阳引力的束缚其发射速度至少要达到A 环绕速度B 第一宇宙速度C 第二宇宙速度D 第三宇宙速度6 地球半径为R 地球表面重力加速度为g 则第一宇宙速度为A BCD B C D B D A 下一页上一页下一页 7 已知地球质量为M 半径为R 人造地球卫星绕地球做圆周运动质量为m 引力常量为G 周期为T 下列表述正确的是 A 卫星距地面的高度为B 卫星的运行速度小于第一宇宙速度C 卫星运行时受到的向心力大小为D 卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 BD 注意地球半径R与轨道半径r的区别r R h 8 下列说法中正确的是 A 太空人受合力为零B 若卫星轨道越高其绕地运行的角速度越大C 地球球心与人造地球卫星的轨道必定在同一平面内D 第一宇宙速度是所有做圆周运动的地球卫星运行的最大速度9 当人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时下列说法正确的是 A 在同一轨道上卫星质量越大运行速度越小B 同质量的卫星轨道半径越大向心力越小C 无论卫星质量多大轨道半径越大运行周期越小D 无论卫星质量多大轨道半径越大运行速度越小 CD 注意椭圆运动近地点可能大于第一宇宙速度 BD 10 我国已于2011年9月29日发射天宫一号目标飞行器 11月1日发射神舟八号飞船并在11月3日与天宫一号实现对接某同学为此画出天宫一号和神舟八号绕地球做匀速圆周运动的假想图如图所示 A代表天宫一号 B代表神舟八号虚线为各自的轨道由此假想图3 可以判定 A 天宫一号的运行速率小于神舟八号的运行速率B 天宫一号的周期小于神舟八号的周期C 天宫一号的向心加速度小于神舟八号的向心加速度 AC