6.5-宇宙航行复习过程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五节 宇宙航行,仰望星空,嫦娥奔月,外国人的飞天梦,创,设,情,境,问题:,一、牛顿关于卫星的设想,地面上抛出的物体,由于受到地球引力的作用,最终都要落回到地面。,1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮,不会落到地面上来?,由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受到的地球引力(即重力),用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来.,问,题,探,究,平抛运动演示,让物体做平抛运动初速度逐渐增大,科,学,设,想,一、牛顿关于卫星的设想,物体做平抛运动时,水平速度越大，飞行的水平距离越远。,2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会,怎样?试大胆猜想。,A,B,C,O,V,0,D,问题:,问,题,探,究,从高山上水平抛出物体，速度越大，落地点离山脚越远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造卫星。,一、牛顿关于卫星的设想,地球,问,题,归,纳,问,题,探,究,思考？,以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的卫星?,合,作,探,究,探究二,若已知：地球表面重力加速度 地球的半径R=6400km,探究,：,物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期,探究一,若已知：地球的质量为 半径R=6400km，引力常量G=,探究,：,物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期,合作探究,探究一,若已知：地球的质量为 半径R=6400km，引力常量G=探究：物体在地球表面附近运行的线速度（第一宇宙速度）及周期,=84.6min,解：,探究二,若已知：地球表面的重力加速度g=地球的半径R=6400km,探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期,解：,=84.6min,(1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；,(2)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；,二、宇宙速度,第一宇宙速度,人们把7.9,km/s,这个速度称作第一宇宙速度,又叫环绕速度。,问,题,归,纳,所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度。,它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动,所必须具备的速度,速度在,v=7.9km/s的基础上继续增大，物体做什么样的运动呢？,椭圆运动,设,置,问,题,自,主,学,习,1.第二宇宙速度是多少？它的意义是什么？,3.第三宇宙速度是多少？它的意义是什么？,第三宇宙速度:v16.7kms，,是挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度。,（脱离速度）,（逃逸速度）,地,1、当发射速度为7.9km/s,物体恰好环绕地球表面做圆周运动；,2、当,发射速度,大于7.9km/s 时：,7.9km/s,V,11.2km/s,物体仍绕地球运行，但径迹是椭圆；,11.2km/s,V,16.7km/s,物体脱离地球的吸引而围绕太阳运行；,V,16.7km/s,物体脱离太阳的吸引，而成为自由天体。,二、宇宙速度,问,题,归,纳,1、第一宇宙速度（环绕速度）:,就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度V=7.9km/s，若,7.9km/sv11.2km/s,，它绕地球运动的轨迹是椭圆.(,最大环绕速度,最小发射速度,),2、第二宇宙速度（脱离速度）：,当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星克服地球的引力，永远离开地球。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的还受到太阳的引力。,3、第三宇宙速度（逃逸速度）,：,如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。,3.对于其他的星球，以上三个宇宙速度是否变化呢？,变化，不同星球的宇宙速度一般是不一样的,例如：地球的第一宇宙速度是,7.9km/s,金星的第一宇宙速度是,7.3km/s,问,题,探,究,注意：人造卫星的,发射速度,与,运行速度,是两个不同的概念,运行速度,指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度,发射速度,指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度,V,1,=7.9km/s（第一宇宙速度）,最小发射速度,最大运行速度,人造卫星的r大,需要的v,发射,大；而v,运行,却小,发射速度和运行速度,注意：宇宙速度均指发射速度,概,念,辨,析,卫星的运动规律,可见：,v、T,与 r 为 一 一对应关系,r为卫星的轨道半径r=R,地,+h,归,纳,总,结,反馈练习,：,1.宇宙速度,练习1：,关于第一宇宙速度，下面说法正确的,A人造地球卫星绕地球飞行的最小速度,B近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度,C能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度,D卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度,BC,小结：,第一宇宙速度是发射的最小速度，是使卫星绕地球做,圆周运动,的最大速度,练习2：,人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，其速率是下列的（）,A一定等于7.9 km/s,B等于或小于7.9 km/s,C一定大于7.9 km/s,D介于7.9 km/s11.2 km/s,B,练习1：,关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是（）,A.轨道半径越大，速度越小，周期越长,B.轨道半径越大，速度越大，周期越短,C.轨道半径越大，速度越大，周期越长,D.轨道半径越小，速度越小，周期越长,A,2.,v,、T与半径的关系,小结：,v,、,随半径的增大而减小，,T,随,半径的增大而增大（注：对,同一,中心天体）,D,练习2：,两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为T,A,：T,B,=1：8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为,A,B,C,D,三、人造卫星,1.轨道中心,地心,2._ 提供向心力,万有引力,地球,合,作,探,究,如图所示，A、B、C、D四条轨,道中不能作为卫星轨道的是哪条？,提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心,A,B,C,D,合,作,探,究,所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上,三类人造地球卫星轨道：,赤道轨道,，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方,极地轨道,，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空,一般轨道,，卫星轨道和赤道成一定角度。,人造地球卫星的运行轨道,相对于地面静止且与地球自转同步的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。,对于同步卫星的发射及轨道定位有什么要求呢，怎样才能保持与地球同步呢？,地球同步卫星：,反,馈,练,习,已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球的质量5.8910,24,kg，引力常量,=6.6710,-11,Nm,2,/kg,2,，若要发射一颗地球同步卫星，试求：,（1）地球同步卫星的离地面高度,h,（2）地球同步卫星的环绕（运行）速度,v,结论：地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度环绕地球做圆周运动。,r,、,v,、,、,T,、,g,均为定值,同步卫星,同步卫星有以下,几个特点,：,同步卫星的高度：,（1）周期一定T=24h,（2）在赤道平面内,（3）高度一定,（,）,解得高度：,km,-,G,1883年，俄国学者齐奥尔科夫斯基提出使用火箭发射宇宙飞船的设想,。,创,设,情,境,1957年10月，苏联发射,第一颗人造地球卫星。,1961年4月12日苏联空军少校,加加林乘坐东方一号载人飞,船进入太空，实现了人类进,入太空的梦想。,1969年7月20日，阿波罗,11号将人类送上了月球。,三,、梦想成真,1970年4月24日我国,第一颗人造卫星升空,我国的航天成就,2007年10月24日嫦娥,一号月球探测器发射成功,2003年10月15日,神舟五号,杨利伟,2005年10月12日,神舟六号,费俊龙聂海胜,2008年9月25日,神舟七号,翟志刚刘伯明,景海鹏,1、,三个宇宙速度,：,v,1,=7.9,km/s,（,会推导,）；,v,2,=11.2,km/s,；,v,3,=16.7,km/s,2、,研究天体运动，包括人造卫星的运动基本方法,：,把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运动，且万有引力全部提供天体或人造卫星的向心力，,(,v,为线速度,、,为角速度,、,T,为周期,、,n,为转速,),3、,人造卫星的轨道和地球同步卫星特点,课堂小结,三颗人造地球卫星A、B、C 绕地球作匀速圆周运动，已知M,A,=M,B,v,B,=v,C,B周期关系为 T,A,T,B,=T,C,C向心力大小关系为F,A,=F,B,v,1,v,3,v,2,