第5节人造卫星宇宙速度

五、人造卫星 宇宙速度一、人造卫星n1957年10月，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，从此，开创了人类航天时代的新纪元我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星，现在已成为世界上第五个依靠自己力量研制成火箭发射卫星、第三个掌握卫星回收技术、第四个用一枚火箭发射多颗卫星的国家n卫星主要有侦察卫星、通信卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等种类我国第一颗人造卫星“东方红一号”1牛顿对人造地球卫星原理的描绘在高山上物体作平抛运动的初速度越大，落地点高山脚越远，当抛出速度足够大时，物体就不会落到地面上，成为绕地球旋转 的 人 造 地 球 卫星2人造地球卫星绕地球运行的动力学原因地球给人造地球卫星的万有引力提供了它绕地球作匀速圆周运动所需的向心力3人造地球卫星在轨道上运行时不可能处于受力平衡状态，其加速度等于卫星所在处的重力加速度二、宇宙速度 1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s它是人造卫星地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度 由于卫星在地球附近运行时，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力mg提供，卫星运行半径近似看作地球半径，根据牛顿第二定律得:7.9km/sm/s109 . 78 . 91037. 636grvn如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；n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；n如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点 、第二宇宙速度（脱离速度）n这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度n如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点v2=11.2 km/s3、第三宇宙速度（逃逸速度） n这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度n如果人造天体具有这样的速度并沿着地球绕太阳的公转方向发射时，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而邀游太空了v3=16.7 km/s 三、人造卫星的发射速度和运行速度 发射速度与运行速度是两个不同的概念 （1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度若发射速度等于第一宇宙速度，卫星只能“贴着”地面近地运行如果要使人造卫星在距地面较高的轨道上运行，就必须使发射速度大于第一宇宙速度（2）运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度 根据，人造卫星距地面越高（即轨道半径r越大），运行速度越小实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，所以卫星的实际运行速度一定小于发射速度rGMv/运（3）人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系是： 运发射vvkm/s9 . 7km/s2 .11小结：小结： n卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供的n三种宇宙速度： v1=7.9km/s v2=11.2 km/s， v3=16.7 km/s中央电教馆资源中心制作2004.02