河北省邢台市高中物理 第六章 万有引力与航天 6.5 宇宙航行2课件 新人教版必修2.ppt

6 5宇宙航行 复习回顾 1 万有引力定律的两类问题 2 万有引力定律问题的应用 一 300多年前牛顿的设想 探究问题一 以多大的速度抛出这个物体 它才会绕地球表面运动 不会落下来 已知 6 67 10 11nm2 kg2 地球质量m 5 89 1024kg 地球半径r 6400km 建立模型 卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路 卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供 思考 这个速度至少多大 请你用学过的知识推出 卫星在轨道上运动速度的表达式 设地球和卫星的质量分别为m和m 卫星到地心的距离为r 卫星运动的速度为v 近地卫星 轨道半径r近似等于地球半径rr r 1 第一宇宙速度 环绕速度 是卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度 第一宇宙速度 大小 又是最小发射速度 2 第二宇宙速度 大小 v 11 2km s意义 以这个速度发射 物体刚好能克服地球的引力作用 永远的离开地球而绕太阳运动 也叫脱离速度 注意 发射速度7 9km s v 11 2km s 卫星绕地球运动的轨迹不是圆 而是椭圆 v 11 2km s时 卫星就会脱离地球的引力 不再绕地球运行 3 第三宇宙速度 大小 v 16 7km s意义 以这速度发射 物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外 也叫逃逸速度 注意 发射速度11 2km s v 16 7km s 卫星绕太阳运行 成为一颗人造行星 发射速度v 16 7km s 卫星将挣脱太阳引力的束缚 飞到太阳系以外的空间 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 s v 11 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 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度 指被发射物体离开地面时的水平初速度 运行速度 发射速度 讨论 某人造地球卫星距地面高h 绕地球做匀速圆周运动 地球质量为m 地球半径为r 引力常量为g 请用h r g m表示卫星的周期t 线速度v 角速度 向心加速度an 高轨道上运行的卫星 线速度小 角速度小 向心加速度小 周期长 1 线速度 角速度和周期与轨道半径的关系呢 提示 同学们算算 近地卫星的周期 最小周期 又是多少呢 思考 我们能否发射一颗周期为70min的卫星呢 不能 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 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 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 关于地球同步卫星 下列说法正确的是 a 它的运行速度小于7 9km sb 它的运行速度大于7 9km sc 它的周期是24h 且轨道平面于赤道平面重d 每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的 1957年10月4日 前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星 1970年4月20日我国发射了第一颗人造地球卫星 世界航天及中国航天划时代标志 2003年10月15日 神州五号载人宇宙飞船发射升空把中国第一位航天员杨利伟送入太空 2007年9月24日 嫦娥一号 探月卫星发射升空 实现了中华民族千年奔月的梦想 2008年9月27日 神州七号 载人飞船实现了我国首次太空出舱的梦想 2003年10月15日9时 我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射 把中国第一位航天员杨利伟送入太空 飞船绕地球飞行14圈后 于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场 根据以上消息 近似地把飞船从发射到降落的全部运动看做绕地球的匀速圆周运动 已知地球的质量为m 6 0 1024kg 地球的半径r 6400km 试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度 嫦娥一号 卫星在距月球表面200公里 周期127分钟的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动 已知月球半径约为1700km 引力常量nm2 kg2 忽略地球对 嫦娥一号 的引力作用 试求 嫦娥一号 绕月球做匀速圆周运动的线速度 解 由得v 1 57km s 1 宇宙速度7 9km s11 2km s16 7km s第一宇宙速度是卫星发射的最小速度 是在轨道上运行的最大速度 2 人造地球卫星 3 同步卫星定点在赤道上空 周期t 高度h 线速度v一定 t 24hh 36000kmv 3 1km s 4 梦想成真 1 世界的成就 2 中国的成就 小结 问题与探究 1 收集资料 认识地球同步卫星的发射 变轨和应用 2 收集资料 嫦娥一号的发射 变轨以及 嫦娥工程 的后期计划 3 我国航天事业的前景 1 思考 对于绕地球运动的人造卫星 1 离地面越高 向心力越 2 离地面越高 线速度越 3 离地面越高 周期越 4 离地面越高 角速度越 5 离地面越高 向心加速度越 2 对于地球同步卫星的认识 正确的是 a 它们只能在赤道的正上方 但不同卫星的轨道半径可以不同 卫星的加速度为零b 它们运行的角速度与地球自转角速度相同 相对地球静止c 不同卫星的轨道半径都相同 且一定在赤道的正上方 它们以第一宇宙速度运行d 它们可在我国北京上空运行 故用于我国的电视广播 同步卫星 近地卫星 月球 三 近地卫星 同步卫星 月球三者比较 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