第六章 万有引力与航天
第五节 宇宙航行
一、人造卫星的发射原理
牛顿设想：抛出速度很大时，物体就不会落加地面
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。
近地面的卫星的速度是多少呢？
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度： (环绕速度）
V1=7.9km/s
地球
11.2km/s>v>7.9km/s
2、第二宇宙速度：　　　　　(脱离速度)
V2=11.2km/s
V3=16.7km/s
3、第三宇宙速度：（逃逸速度）
概念辨析　　　发射速度和运行速度
1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。
r↗ v↘
近地卫星
其它卫星
①宇宙速度均指发射速度
②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度
三、人造卫星的运动规律
可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
练习： 求近地卫星的周期
我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢？
四、人造卫星的超重和失重
1、发射和回收阶段
发射
加速上升
超重
回收
减速下降
超重
2、沿圆轨道正常运行
只受重力
a = g
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平
弹簧秤测重力
液体压强计
赤道轨道
极地轨道
倾斜轨道
同步轨道
自转轴
五、地球同步卫星
1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h
2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 ，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。
对同步卫星：其r、 v、ω、T 、g 均为 定值
练习： 求同步卫星离地面高度
同步卫星
为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。
同步卫星
近地卫星
月球
近地卫星、同步卫星、月球三者比较
凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:
重力=万有引力=向心力
（2）在神六逐渐向地球靠近的过程中，神六的
(A) 机械能逐渐减小  (B) 动能逐渐减小 (C) 运行周期逐渐减小  (D) 加速度逐渐减小
（1）神六在绕地球运行的过程中，由于高空稀薄空气的阻力影响，将很缓慢地逐渐向地球靠近，神六将做类似于________（填“离心运动”“向心运动”“圆周运动”）
神州六号的相关问题
3、神六变轨
神六飞船入轨后先是在近地点200公里，远地点350公里的椭圆轨道上运行，运行5圈时，然后变轨到距地面343公里的圆形轨道。
10月12日15时55分，北京航天飞控中心发出指令，启动神舟六号轨控发动机，从15时54分45秒开始，发动机工作了63秒，飞船的运动已接近圆形，变轨成功了！
比较v1、v2、v3的大小?
神州六号的相关问题
v1____v2
v2____v3
v1____v3
>
<
>
v1>v3>v2
小 结：
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s
2、第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2km/s
3、第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7km/s
二、同步卫星
1、周期T=24h
2、卫星轨道平面与地球赤道平面重合