浙江省临海市杜桥中学高中物理课件(必修1)《第四章 牛顿运动定律-宇宙航行》

1、300多年前，牛顿提出设想多年前，牛顿提出设想地面上的物体，怎样才能离开地球地面上的物体，怎样才能离开地球问题：法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力RmvRGMm22skmsmvRGM/9 .7/62411104 .61089.51067.6法二：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力法二：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力Rvmmg2skmsmgRv/9.7/104.68.96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，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？不会落下来？(已知已知=6.6710-

2、11Nm2/kg2 , 地球质量地球质量M=5.891024kg, 地球半径地球半径R=6400km) （若已知地球表面重力加速度（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）一、宇宙速度 1、第一宇宙速度 v1=7.9km/sn说明：说明：（）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度（）第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；低于它，卫星将落回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（）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；速圆周运动；(环绕速度）它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运

3、动所必须具备的速度 （3 3）如果卫星发射速度大于）如果卫星发射速度大于7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行 、第二宇宙速度 v2=11.2 km/s 当物体的发射速度等于或大于当物体的发射速度等于或大于11.2km/s11.2km/s时，它就会克时，它就会克服地球引力，永远离开地球。服地球引力，永远离开地球。（脱离速度）3、第三宇宙速度 如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了v3=16.7 km/s（逃逸速度）向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比

4、哪个难度大？哪个需要的发射速度大？为什么？个需要的发射速度大？为什么？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？22M mvGmrrG Mvr注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念 运行速度运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线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发射速度 指被发射物体离开地面时的速度指被发射物体离开地面时的速度V运行V1=7.9km/s （第一宇宙速度）（第一宇宙速度）最小发射速度最小发射速度最大运行速度最大运行速度人造卫星的人造卫星的r r大大, , 需要的需要的v v发射发射大；而大；而

5、v v运行运行却小却小V发射思考：对于绕地球运动的人造卫星：思考：对于绕地球运动的人造卫星：（1 1）离地面越高，向心力越）离地面越高，向心力越 （2 2）离地面越高，线速度越）离地面越高，线速度越（3 3）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越（4 4）离地面越高，角速度越）离地面越高，角速度越（5 5）离地面越高，向心加速度越）离地面越高，向心加速度越小小大大小小小小小小地球地球二、人造卫星二、人造卫星1. 轨道中心轨道中心 地心地心2. _ 提供向心力提供向心力万有引力万有引力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各种各样的卫星各种各样的卫星三

6、、地球同步卫星三、地球同步卫星1. 周期周期 T = _24h2. 轨道平面轨道平面_赤道平面赤道平面4. R4. R、v v、T T、a an n _ 3. h =_36000km“全部固定全部固定”（如何求？） 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫做地球的同步卫星，又叫通讯卫星三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。瑞安五中物理 余贤财2008年 高一资料人类航天始祖-万户人类航天的始祖是我国明朝的万户。在15世纪的我国明朝早期，一位名叫“万户”的官员，在一把椅子的背后装上47支火箭。当然，那是当时能买到的最大的火箭。他自己坐在椅子上，并用

7、绳子绑紧。两手则各拿一个大风筝。然后他要仆人将47支火箭同时点燃，想借用火箭的力量把他推向空中。这是美国人罗伯特吉姆在1945年出版的火箭与喷射一书中的叙述。英国、德国和前苏联的一些火箭专家，在他们的著作中也提到或引用了这件事。可见，万户是世界上公认的“第一个尝试利用火箭进行飞行的人”。为表彰他的功绩，国际天文联合会将月球上的一座环形山命名为“万户”。（适当介绍）瑞安五中物理 余贤财2008年 高一资料谁为人类迈向太空提供科学思想19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（喷气世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（喷气推进的多级火箭）推进的多级火箭）第一颗人造地球卫星何时何地发射成功1957年年10月月

8、4日苏联日苏联第一艘载人飞船何时何地发射成功1961年年4月月12日日 苏联苏联 加加林加加林 东方一号载人飞船东方一号载人飞船人类何时登上月球1969年年7月月16日日9时时32分，美国分，美国 阿波罗阿波罗11号升空，号升空，19日进入月球轨日进入月球轨道，道，20日下午日下午4时时17分着陆，分着陆，10时时56分阿姆斯特朗踏上月面分阿姆斯特朗踏上月面对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大飞跃却是巨大飞跃瑞安五中物理 余贤财2008年 高一资料人类遨游太空回顾人类遨游太空回顾 蒂托蒂托 2001年4月30日，第一位太空游客、美

9、国人蒂托（中）快乐地进入国际空间站，开始了他为期一周的太空观光生活。太空旅游的开辟使得普通人也能够像宇航员一样畅游星际之间。中国航天事业中国航天事业19921992年载人航天工程正式启动年载人航天工程正式启动20032003年年1010月月1515日日9 9时，神州时，神州5 5号宇宙号宇宙飞船在酒泉卫星中心成功发射，将飞船在酒泉卫星中心成功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行第一位航天员杨利伟送入太空绕行1414圈，圈，1010月月1616日日6 6时时2323分降落在内蒙分降落在内蒙古主着陆场古主着陆场中国成为世界上第三个独立开展载中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家人航天活动的国家神舟六号发射升空神舟六号发射升空费俊龙聂海胜费俊龙聂海胜神舟七号出舱神舟七号出舱神七英雄神七英雄 一个人最完美和最强烈的情感来自面对一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！不解