宇宙航行_公开课课件.ppt

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1、5 5 5 5宇宙航行神舟八号发射与天宫一号对接神舟八号发射与天宫一号对接.授课人：李林授课人：李林问题1：地球是个球体，如果抛出速度很大，则飞行的距离很长，此时我们还能将地面看作平面吗？若抛出物体的水平初速度足够大，物体将做何运动？（一）牛顿的设想（一）牛顿的设想v0（一）牛顿的设想（一）牛顿的设想英国科学家牛英国科学家牛顿顿(1643-1727)（一（一)牛顿的设想牛顿的设想 在在1687年出版的年出版的自然自然哲学的数学原理哲学的数学原理中，牛中，牛顿设想顿设想抛出速度很大时，抛出速度很大时，物体就不会落回地面物体就不会落回地面。（一）牛顿的设想（一）牛顿的设想 问题问题2 2：以多大的

2、速度将物体抛出，它才会成为绕地以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的近地卫星？已知球表面运动的近地卫星？已知地球的质量为地球的质量为M M，物体物体的质量为的质量为m m，它到地心的距离为，它到地心的距离为r r，求速度，求速度v v=7.9km/s（二）三种宇宙速度（二）三种宇宙速度解法解法1：万有引力万有引力提供提供向心力向心力解法解法2：重力重力提供向心力提供向心力=7.9km/s 人们把人们把7.9km/s7.9km/s这个速度称作这个速度称作第一宇宙速度第一宇宙速度,它它是发射地是发射地球卫星的球卫星的最小发射速度最小发射速度，也是近地卫星也是近地卫星的环绕速度，的环绕速

3、度，。我我国国发发射射的的探探月月卫卫星星“嫦嫦娥娥一一号号”的的轨轨道道半半径径是是圆圆形形的的，且且贴贴近近月月球球表表面面。已已知知月月球球质质量量约约为为地地球球质质量量的的1/811/81，月月球球的的半半径径约约为为地地球球半半径径的的1/41/4，地地球球第第一一宇宇宙宙速速度度约约为为7.9km/s7.9km/s，求求“嫦嫦娥娥一一号号”探探月月卫卫星星绕月球运行的速率？绕月球运行的速率？例题例题例题例题1 1名师课堂名师课堂P40 例例1PV=7.9Km/s11.2V7.9V11.2Km/S问题问题3 3:若卫星的发射速度大于若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会出现什么，

4、会出现什么情况呢？情况呢？（二）三种宇宙速度（二）三种宇宙速度第三宇宙速度（第三宇宙速度（脱离速度脱离速度）：）：v v=16.7km/s=16.7km/s（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）第二宇宙速度（第二宇宙速度（逃逸速度逃逸速度）：）：v v=11.2km/s=11.2km/s（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）速度）第一宇宙速度（第一宇宙速度（环绕速度环绕速度）：）：v v=7.9km/s=7.9km/s（地球卫星的最小发射速度）（地球卫星的最小发射速度）（二）三种宇宙速度（二）三种宇宙速度（三）人造地球卫

5、星的运行规律（三）人造地球卫星的运行规律极地轨道极地轨道一般轨道一般轨道赤道轨道赤道轨道所有卫星都在所有卫星都在以地以地心为圆心心为圆心的圆（或的圆（或椭圆）轨道上椭圆）轨道上立体立体赤道平面赤道平面 问题问题4 4：地球质量地球质量M M，万有用力常量，万有用力常量G G均为定值，设卫均为定值，设卫星轨道半径为星轨道半径为r r，试推导，试推导卫星的绕行速度卫星的绕行速度v v、角速度、角速度 、周期、周期T T与轨道半径与轨道半径 r r 的关系的关系r rv v（三）人造地球卫星的运行规律（三）人造地球卫星的运行规律 如如图图所所示示，a a、b b、c c是是地地球球大大气气层层外外圆

6、圆形形轨轨道道上上运运行行的的三三颗颗人人造造地地球球卫卫星星，a a、b b质质量量相相同同，且且小于小于c c的质量，则（的质量，则（）A.A.b b、c c的角速度相等，且大于的角速度相等，且大于a a的角速度的角速度B.bB.b、c c周期相等，且大于周期相等，且大于a a周期周期C.bC.b、c c向心加速度相等，向心加速度相等，且大于且大于a a的向心加速度的向心加速度D.bD.b、c c的线速度大小相等，的线速度大小相等，且小于且小于a a的线速度的线速度BDacb地球例题例题2（三）人造地球卫星的运行规律（三）人造地球卫星的运行规律 思思考考：据据某某报报报报道道，某某国国发发

7、射射了了一一颗颗周周期期为为8080分钟的人造地球卫星。分钟的人造地球卫星。请你用学过的知识判断这则新闻的真伪。请你用学过的知识判断这则新闻的真伪。提示：求近地卫星的最小周期提示：求近地卫星的最小周期（三）人造地球卫星的运行规律（三）人造地球卫星的运行规律已知：地球质量M=5.98*1024kg，地球R=6400km，G=6.67x10-11Nm2/kg2地表 g=9.8m/s2（离地高度忽略不计）地球同步卫星（通讯卫星）地球同步卫星（通讯卫星）周期周期T T=24 h=24 h轨道高度轨道高度h h=？定点在赤道正上方定点在赤道正上方运行方向与地球自转相同（自西向运行方向与地球自转相同（自西

8、向东）东）相对相对地面地面静止静止1、宇宙速度宇宙速度：第一宇宙速度第一宇宙速度：v7.9kms 是卫星发射的最小速是卫星发射的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。度，是卫星绕地球运行的最大速度。第二宇宙速度第二宇宙速度：v11.2kms，是卫星挣脱地球束，是卫星挣脱地球束缚的最小发射速度缚的最小发射速度 第三宇宙速度第三宇宙速度:v16.7kms，是挣脱太阳束缚的，是挣脱太阳束缚的最小发射速度。最小发射速度。2 2、研究天体运动的基本方法：研究天体运动的基本方法：把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体或人造卫星的向心力动，万有引力提供天体或人造卫星的向心力.同步卫星（通讯卫星）同步卫星（通讯卫星）课堂小结课堂小结作业：作业：1.阅阅读读教教材材中中“科科学学漫漫步步”和和“STSSTS”的材料；的材料；2.课堂作业：课堂作业：书书P48 P48 问题与练习问题与练习 1 1、3 3