《宇宙航行》课件.ppt

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1、两两条条基基本本思思路路1、万有引力、万有引力等于等于重力重力2RMmGmg GgRM22GMgR黄代 换 ：金2、万有引力、万有引力提供提供向心力向心力22222()向MmvGmammrmrrrT 2324rMG T中国人的飞天梦中国人的飞天梦外国人的外国人的“飞天飞天”梦梦0vABCD让物体做平抛运动初速度逐渐增大让物体做平抛运动初速度逐渐增大O问问题题情情境境思考讨论一思考讨论一: :地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？通过观看动画回答下列问题：通过观看动画回答下列问题：1、平抛物体水平初速度逐渐增大平抛物体水平初速度逐渐增大，物体的落地点怎，物体

2、的落地点怎样变化？样变化？2、若抛出物体的水平初速度足够大若抛出物体的水平初速度足够大, ,物体将会怎样物体将会怎样? ?试大胆猜想。试大胆猜想。 越来越远越来越远物体不再落回地面物体不再落回地面它将绕地球运动成它将绕地球运动成为地球的一颗卫星为地球的一颗卫星一一.宇宙速度宇宙速度牛顿的猜想牛顿的猜想牛顿的手稿牛顿的手稿想一想想一想: :物体初速度达到多大时就可以成物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢为一颗人造卫星呢? ?方法一：由于卫星在地球表面附近环绕，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供。66.37 10 9.8m/s 7.9km/svgR2vm gmR问题一：问题一： 设地球

3、的质量为设地球的质量为M M，绕地球做匀速圆周运动，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为的飞行器的质量为m m，飞行器的速度为，飞行器的速度为v v，他到地心的，他到地心的距离为地球半径距离为地球半径R R。求飞行速度。求飞行速度v v。 （若已知地球表面（若已知地球表面重力加速度重力加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2，R=6400kmR=6400km）方法二：万有引力提供物体作圆周运动的向心力22MmvGmRR112466.67 105.89 10m/s7.9km/s6.37 10GMvR1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必

4、须具备的速度 说明：说明：（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将星将落到地面而不能绕地球运转；落到地面而不能绕地球运转；（）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； 如果速度继续增加，达到或大于如果速度继续增加，达到或大于11.2km/s11.2km/s时，它就会时，它就会克服地球的引力，永远离开地球，成为绕太阳运动的克服地球的引力，永远离开地球，成为绕太阳运动的一颗人造行星。一颗人造行星。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:物体克服地球引力,永远脱离地

5、球的速度. 第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太阳系的速度. （逃逸速度）（逃逸速度） 11.2 km/s V 7.9 km/sV = 16.7 km/sV = 11.2 km/sV = 7.9km/s绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。 第一宇宙速度:物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度. （不同天体有各自的第一宇宙速度。如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落回地面。） 探究二：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？123422323222()2nnvGMmvrrGMmrMm

6、rGrrmrTTGMGMmaarr越大（高），v越小r越大， 越小r越大，T越大r越大，an越小思考：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是最小速度？r最小，是最大环绕速度。注意：宇宙速度均指发射速度，卫星的环绕速度注意：宇宙速度均指发射速度，卫星的环绕速度一定小于发射速度。一定小于发射速度。思考：第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还是最小速度？r最小，是最小发射速度。归纳：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最大环绕速度。如图所示，如图所示，A、B、C、D四条轨道中四条轨道中不能不能作为卫星轨作为卫星轨道的是哪一条？道的是哪一条？ 人造地球卫星人造地球卫星答案：D轨道中心轨道中心地心地心

7、_ 提供提供向心力向心力万有引力万有引力 地球同步卫星地球同步卫星 问题：你能否问题：你能否形象的描述它的轨道？形象的描述它的轨道？轨道与赤道重合轨道与赤道重合卫星位于赤道的正上卫星位于赤道的正上方的方的某一高度某一高度如何发射同步卫星？如何发射同步卫星？1特点： 定周期：T=24h=86400s定点：相对于地面静止。定轨道：同步卫星轨道必须在赤道上空定高度：由222() ()()MmGmRhRhT222733223.6 10 ( )44GMTR gThRRm定速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此线速度、角速度大小均不变定加速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径即确定，因此向心加

8、速度大小也不变2、两颗人造地球卫星质量之比、两颗人造地球卫星质量之比m1 m2=1 2,轨道半径之比轨道半径之比R1 R2=3 1，下列有关数据之，下列有关数据之比正确的是比正确的是( )A、周期之比、周期之比T1 T2=3 1 B、线速度之比、线速度之比v1 v2=3 1C、向心力之比、向心力之比F1 F2=1 9 D、向心加速度之比、向心加速度之比a1 a2=1 9例题分析例题分析1、人造地球卫星的轨道半径越大，则、人造地球卫星的轨道半径越大，则( )A、速度越小，周期越小、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小、速度越小，加速度越小C、加速度越小、加速度越小,周期越大周期越大D、角速

9、度越小、角速度越小,加速度越大加速度越大BCD1999年年5月月10日，我国成功地发射了日，我国成功地发射了“一箭双一箭双星星”，将，将“风云风云1号号”气象卫星和气象卫星和“实验实验5号号”科科学实验卫星送入离地面学实验卫星送入离地面870km的轨道，已知地球的轨道，已知地球半径为半径为6400km，这两颗卫星的运动速度约为，这两颗卫星的运动速度约为（ ） A、11.2kms B、7.9kms C、7.4kmsD、2.1kmsC例题分析例题分析 练习V0BAC2、同步卫星：在赤道上方与地面相对静止。所、同步卫星：在赤道上方与地面相对静止。所有物理量都是定值，唯有质量可以变化。有物理量都是定值，唯有质量可以变化。 为梦想而努力！为梦想而努力！