物理：65《宇宙航行》課件(人教版必修二)

1、 2、石頭拋出后會落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？石頭拋出后不落下來必須具備什么條件？ 1、平時拋出石頭時，如果拋出的速度v越大時，落地點越遠。如果平拋的初速度不斷增大，將會出現(xiàn)什么結果？ 思考：300多年前，牛頓提出設想多年前，牛頓提出設想地面上的物體，怎樣才能離開地球地面上的物體，怎樣才能離開地球問題： 人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，它需要的向心力是由誰提供的？設地球和衛(wèi)星的質量分別為M和m，衛(wèi)星到地心的距離為r,衛(wèi)星運動的速度為v，請你用學過的知識推導出衛(wèi)星在軌道上運動速度v的表達式。若M地=5.981024 kg,rR地=6.40106m，并計算出運動速度的大小。探究 【探究問題

2、一】以多大的速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運動，不會落下來？ 思路一：由于衛(wèi)星運動所需的向心力是由萬有引力提供的，所以rmvrGMm22rGMv 對于靠近地面的衛(wèi)星，可以認為此時的r近似等于地球半徑R，把r用地球半徑R代入，可以求出：skmsmvRGM/9 . 7/624111037. 61089. 51067. 6km/s9.7 gRvRvmmg2 意義：顯然要使所有人造地球衛(wèi)星發(fā)射到地球上空不掉下來,發(fā)射的速度不能低于這個速度,不然會由于地球的引力大于所需的向心力而會使物體掉下來。 這個速度是所有人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，又是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度！(若已知地表重力加速度g=9.8m/s

3、2，R=6400km) 思路二：重力提供物體作圓周運動的向心力一、宇宙速度(1)如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運轉；(2)等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動；(3)如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運行，地心就成為橢圓軌道的一個焦點 它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具備的速度說 明：1. 第一宇宙速度v1=7.9 km/s若發(fā)射的速度大于v=7.9km/s會出現(xiàn)什么情況呢?探究2. 第二宇宙速度v2=11.2 km/s 意義：以這個速度發(fā)射，物體剛好能擺脫太陽引力的束縛而飛到太陽系以外，也叫逃逸速

4、度。v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度 二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運行速度 發(fā)射速度與運行速度是兩個不同的概念(1)發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無能量補充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上升一定的高度，進入運動軌道(2)運行速度：是指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做勻速圓周運動的線速度當衛(wèi)星“貼著”地面運行時，運行速度等于第一宇宙速度.注意: 衛(wèi)星的實際環(huán)繞速度一定小于發(fā)射速度.宇宙速度均指發(fā)射速度第一宇宙速度是在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球運行的最大速度 問題:如圖衛(wèi)星與哪個的環(huán)繞速度大？發(fā)射它們時哪個的發(fā)射速度大？哪個周期大？衛(wèi)星

5、a的發(fā)射速度比b的大結論：衛(wèi)星a的環(huán)繞速度比b的小衛(wèi)星a的環(huán)繞周期比b的大探究 問題:衛(wèi)星環(huán)繞速度、周期、角速度與軌道半徑（）間是何關系？hRGMv3)(hRGMGMhRT3)(2結論：越大，越小、 越小、越大探究思考：對于繞地球運動的人造衛(wèi)星：思考：對于繞地球運動的人造衛(wèi)星：（1 1）離地面越高，向心力越）離地面越高，向心力越 （2 2）離地面越高，線速度越）離地面越高，線速度越（3 3）離地面越高，周期越）離地面越高，周期越（4 4）離地面越高，角速度越）離地面越高，角速度越（5 5）離地面越高，向心加速度越）離地面越高，向心加速度越小小大大小小小小小小向高軌道發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射近地衛(wèi)星相比哪

6、個難度大？哪向高軌道發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射近地衛(wèi)星相比哪個難度大？哪個需要的發(fā)射速度大？為什么？個需要的發(fā)射速度大？為什么？高軌道衛(wèi)星與近地衛(wèi)星相比哪個運行速度大？為什么？高軌道衛(wèi)星與近地衛(wèi)星相比哪個運行速度大？為什么？22M mvGmrrG Mvr注意：人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度是兩個不同的概念 運行速度運行速度 指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉動的線速度指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉動的線速度發(fā)射速度發(fā)射速度 指被發(fā)射物體離開地面時的速度指被發(fā)射物體離開地面時的速度V運行V1=7.9km/s （第一宇宙速度）（第一宇宙速度）最小發(fā)射速度最小發(fā)射速度最大運行速度最大運行速度人造衛(wèi)星的人造衛(wèi)星的r r大大

7、, , 需要的需要的v v發(fā)射發(fā)射大；而大；而v v運行運行卻小卻小V發(fā)射631124(6.37 10 ) 2 3.146.67 105.98 10 s地GMrT32我們能否發(fā)射一顆周期為80min的衛(wèi)星嗎？3 5.06 1084.3mins地球地球二、人造衛(wèi)星二、人造衛(wèi)星1. 軌道中心軌道中心 地心地心2. _ 提供向心力提供向心力萬有引力萬有引力3. R越大，越大，T _，V _， _，an _越大越大越小越小越小越小越小越小F1F2F3赤道平面赤道平面北北南南東東西西三、地球同步衛(wèi)星三、地球同步衛(wèi)星1. 周期周期 T = _24h2. 軌道平面軌道平面_赤道平面赤道平面4. R4. R、

8、v v、T T、a an n _ 3. h =_36000km“全部固定全部固定”（如何求？）地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星的特點：地球同步衛(wèi)星的特點：“四個一定四個一定”（1）周期一定：）周期一定：T=24h（2）高度一定）高度一定: 在赤道上空處在赤道上空處（3）速率一定：線速度）速率一定：線速度v3.1 kms（4）軌道平面一定：與地球赤道平面共面。）軌道平面一定：與地球赤道平面共面。h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分鐘分鐘同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球

9、月球近地衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者月球三者比較比較 幾年之后，1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林進入了東方一號載人飛船。實現(xiàn)了人類第一次進入太空。他的非凡勇氣，鼓舞了更多人為航天事業(yè)奮斗。 火箭點火起飛，飛船繞地球飛行一圈，歷時108分，然后重返大氣層，安全降落在地面，鑄就了人類進入太空的豐碑。航天飛機資料：可重復使用的用運載火箭發(fā)射的飛行器，用于進入地球軌道，在地球與軌道航天器之間運送人員和物資，并滑翔降落于地面。 1984年4月12日，第一架航天飛機哥倫比亞號發(fā)射成功。 2003年2月1日，哥倫比亞號航天飛機在重返地面的過程中突然發(fā)生解體燃燒，航天飛機上的七名宇航員，

10、包括六名美國人及一名以色列人全部遇難。 無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設了人類通往宇宙的道路 1975年，返回式遙感衛(wèi)星，中國第一顆返回式衛(wèi)星，用于對地觀測，運行三天后按計劃返回地面；中國是第三個掌握衛(wèi)星回收技術的國家。1970年， “東方紅”1號，中國第一顆人造衛(wèi)星。中國是第五個能自行發(fā)射衛(wèi)星的國家。中國航天 盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對于宇宙之久長，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕 宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結？地外文明在哪里？ 愛因斯坦曾經(jīng)說過：“一個人最完美和最強烈的情感來自面對不解之謎”。你想加入破解它的行列嗎？ 一個人最完美和最強烈的情感來自面對一個人最完美和最強烈的情感來自面對不解之迷！不解之迷！ 讓我們?yōu)樽鎳膹娛⒍湴?！少年智則國智，少年智則國智， 少年富則國富