1、一、基 本 原 理,二、第 一 宇 宙 速 度,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，叫做第一宇宙速度。,当vv1时，物体落回地面；,当vv1时，卫星轨道不再是圆。,三、两 种 最 常 见 的 卫 星,近地卫星轨道半径近似地可认为等于地球半径，速率v=7.9km/s，周期T=84min。在所有绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中是速率最大，周期最短的。,同步卫星和地球保持相对静止，周期T=24h，离地面高度为H=5.6R=3.6104km，轨道在赤道正上方，从西向东运行。,四、卫 星 的 变 轨,v2v1,v4v3,v1v4,v2v1v4v3,五、不 同 高 度 的 卫 星,离地
2、面越高的卫星，轨道半径越大、线速度越小、周期越大。,同样质量的卫星，在高轨道上运行比低轨道上运行的速度较小，动能较小，但重力势能更大，发射需要的总能量更多，所以向高轨道发射卫星更困难。,六、航 天 器 的 动 力,采用离子发动机（已知m、q、v、I）,采用“太阳帆”（已知P0、M、S）,根据量子理论，光子有动量：p=h/，因此光照到物体表面，光子被物体吸收或反射都会对物体产生“光压”。,利用地球磁场,地磁场水平分量从南向北，航天飞机巡航方向从西向东，感应电动势自下而上。,航天飞机将受到向西的阻力。,若利用太阳能电池提供的电压，则可以使航天飞机得到推动力。,利用万有引力,行星和探测器相对于太阳的
3、速度分别为u0、v0，经引力助推后探测器相对于太阳的速度增大为2u0+v0,七、其它相关问题,万有引力和重力的关系,静止在地面上的物体随地球自转，G、f是F的两个分力。,fG,可认为F=G,G与N互为平衡力,比较卫星在赤道上发射前（1状态）、发射到近地轨道时（2状态）、定位在同步轨道时（3状态）的v、a、T 的大小。,v1v3v2,a1a3a2,T2T1=T3,关于第二宇宙速度,引力势能的表达式为,物体为了脱离地球的引力而飞离地球，必须具有足够大的动能：,若某星球的第二宇宙速度超过光速c，则任何物体都无法摆脱该星球的引力，从宇宙的其他部分看来，它就象是消失了一样，这就是所谓的“黑洞”。,这就是第二宇宙速度。,有关的综合练习,同步轨道上的星上发动机用肼（N2H4）为燃料，以NO2为氧化剂，反应生成的氮气和水气高速向后喷出，使卫星改变运动状态。已知卫星质量1t，某次点燃544g肼，每燃烧1mol肼释放568kJ化学能，求卫星速度增大多少？,解：2N2H4+2NO23N2+4H2O,17 mol 肼共放能9.66106J，喷出物质质量为 m=1.33kg，由于Ek=p2/2m1/m，所以卫星只得到 约0.1%的动能，速度增大约5m/s。,
