人造天體(衛(wèi)星)的運(yùn)動

1、專題：人造天體專題：人造天體(衛(wèi)星衛(wèi)星)的運(yùn)動的運(yùn)動萬有引力及應(yīng)用萬有引力及應(yīng)用：與牛二及運(yùn)動學(xué)公式1思路(基本方法)：衛(wèi)星或天體的運(yùn)動看成勻速圓周運(yùn)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(zhuǎn)：G2rMm=mRv2?rGMv?【討論(v或EK)與r關(guān)系，r最小時為地球半徑，v第一宇宙=7.9kms(最大的運(yùn)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(jìn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)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(yuǎn)=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(yùn)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(yīng)該熟記常識：地球公轉(zhuǎn)周期1年自轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)系一、衛(wèi)星的繞行角速度、周期與高度的關(guān)系（1）由????22mMvGmrhrh???，得??GMvrh??，∴當(dāng)h↑，v↓（2）由G??2hrmM?=mω2（rh），得ω=??3hrGM?，∴當(dāng)h↑，ω↓（3）由G??2hrmM???224mrhT???，得T=??GMhr324??∴當(dāng)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(shí)現(xiàn)全球的電視轉(zhuǎn)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(lián)網(wǎng)，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(shù)是有限的。設(shè)想在赤道所在平面內(nèi)，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(shù)應(yīng)為72個。五.了解不同高度的衛(wèi)星飛行速度及周期的數(shù)據(jù)了解不同高度的衛(wèi)星飛行速度及周期的數(shù)據(jù)衛(wèi)星飛行速度及周

6、期僅由距地高度決定與質(zhì)量無關(guān)。設(shè)衛(wèi)星距地面高度為h，地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星飛行速度為v，則由萬有引力充當(dāng)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(jìn)入軌道前加速過程，衛(wèi)星上物體超重(2)衛(wèi)星進(jìn)入軌道后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，衛(wèi)星上物體完全失重七、人造天體在運(yùn)動過程中的能量關(guān)系七、人造天體在運(yùn)動過程中的能量關(guān)系當(dāng)人造天體具有較大的動能時，它將上升到較高的軌道運(yùn)動，而在較高軌道上運(yùn)動的人造天體卻具有較小的動能。反之，如果人造天體在運(yùn)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(dǎo)致其動

8、能將增大。同樣質(zhì)量的衛(wèi)星在不同高度軌道上的機(jī)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(jì)算，而要用到公式rGMmEP??（以無窮遠(yuǎn)處引力勢能為零，M為地球質(zhì)量，m為衛(wèi)星質(zhì)量，r為衛(wèi)星軌道半徑。由于從無窮遠(yuǎn)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(fù)。）因此機(jī)械能為rGMmE2??。同樣質(zhì)量的衛(wèi)星，軌道半徑越大，即離地面越高，衛(wèi)星具有的機(jī)械能越大，發(fā)射越困難。八