宇宙航行和经典力学局限(第八次教师).doc

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1、6.5和6.6宇宙航行经典力学局限【知识点拨】一、人造卫星1.应用万有引力定律分析天体运动的基本方法.把天体的运动看作是匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供。应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析和计算。2.人造卫星：饶地球飞行的物体卫星的绕行速度、角速度、周期与R的关系：注意：也可以说重力提供向心力，因而由此能否说r越大，v越大呢？与⑴矛盾，这是因为g并非不变，它随r变化，有g=GM/r2，所以⑴是正确的。G为卫星所在轨道位置的加速度。b5E2RGbCAP3.人造卫星的加速度在处理这几个量时，要注意变量与不变量的关系，如当R变化时，v、T、ω都会发生变化。注意：有关人造卫星的几个问题

2、1.人造卫星的轨道卫星绕地球做匀速圆周运动时靠地球对它的万有引力充当向心力，次求对卫星的万有引力指向地心，因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与心地重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道<赤道卫星）和通过两极点上空的极地轨道<极地）卫星，当然也存在着与赤道平面成一定角度的圆轨道，只要圆周的圆心在地心，就可能为卫星绕地球运行的轨道。p1EanqFDPw2.人造卫星的发射速度和运行速度所谓发射速度是指在地面的附近离开发射装置<火箭）时的初速度<牛顿人造卫星原理图中平抛的初速度就是发射速度）。要发射一颗人造卫星，若发射速度等于第一宇宙速度，则卫星只能“贴着”地面做匀速圆周

3、运动。如发射速度大于第一宇宙速度，则卫星将沿着椭圆轨道运行。第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度都指的是发射速度。DXDiTa9E3d所谓运行速度是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。只有以第一宇宙速度发射的人造卫星绕地球表面运行时，运行速度才与发射速度相等，而对于在离地比较高的轨道上运行的卫星，其运行时的速度与地面发射速度并不相等，由于卫星发射后在达到预定轨道的过程中要不断地克服地球的引力作用，因而到达预定轨道后其运行速度要比发射速度小。由，求得的6/6指的是人造卫星在轨道上的运行速度，其大小随轨道半径的增大而减小。但我们又知道要想将卫星发射到更高的轨道，在地面发射时需要提

4、供给卫星更大的速度，这与在越高轨道上运行速度越小并不矛盾，因为其中一个纸运行速度，一个指发射速度。RTCrpUDGiT1.卫星运行过程中的轨道改变当人造卫星在某一轨道上以某一速度运动，万有引力与向心力相等时，卫星在该轨道上做匀速圆周运动，如果卫星线速度变大，导致万有引力不足以提供向心力，卫星就要做离心运动而偏离原来的轨道，运行半径将变大<轨道为椭圆）。反之，人造卫星将偏离原来的轨道向圆心方向漂移，在卫星回收时，选择恰当的时机使做圆周运动的卫星速度突然减小，卫星将会沿椭圆轨道做向心运动，让该椭圆与预定回收地点相切或相交，就能成功地回收卫星。5PCzVD7HxA2.人造卫星中的“超重”和“失重

5、”现象<1）发射卫星时，卫星尚未进入轨道时的加速过程中，由于具有竖直向上的加速度<或竖直方向的分加速度），卫星内的物体处于超重状态。jLBHrnAILg<2）卫星进入轨道后，在正常运行过程中，卫星的加速度等于轨道处的重力加速度，卫星中物体处于完全失重状态，凡是工作原理与重力有关的仪器<如天平、水银气压计、摆钟等），在卫星中不能正常使用。xHAQX74J0X<3）卫星返回地球过程中，在落回靠近地面阶段，由于做减速下降运动具有竖直向上加速度<或有竖直向上的分加速度），卫星内的物体处于超重状态。LDAYtRyKfE二、地球的同步卫星<通讯卫星）1.同步卫星：相对地球静止，跟地球自转同步的卫星叫做

6、同步卫星，周期T=24h，同步卫星又叫做通讯卫星。2.同步卫星必定点于赤道正上方，且离地高度h，运行速率v是唯一确定的。设地球质量为，地球的半径为，卫星的质量为，根据牛顿第二定律设地球表面的重力加速度，则以上两式联立解得：同步卫星距离地面的高度为3.同步卫星的运行方向与地球自转方向相同注意：赤道上随地球做圆周运动的物体与绕地球表面做圆周运动的卫星的区别在有的问题中，涉及到地球表面赤道上的物体和地球卫星的比较，地球赤道上的物体随地球自转做圆周运动的圆心与近地卫星的圆心都在地心，而且两者做匀速圆周运动的半径均可看作为地球的R，因此，有些同学就把两者混为一谈，实际上两者有着非常显著的区别。Zzz

7、6ZB2Ltk（1）地球上的物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供，但由于地球自转角速度不大，万有引力并没有全部充当向心力，向心力只占万有引力的一小部分，万有引力的另一分力是我们通常所说的物体所受的重力<请同学们思考：若地球自转角速度逐渐变大，将会出现什么现象？）而围绕地球表面做匀速圆周运动的卫星，万有引力全部充当向心力。dvzfvkwMI1（2）赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动时由于与地球保持相对静