物理：65《宇宙航行》课件(人教版必修二)

1、 2、石头抛出后会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？石头抛出后不落下来必须具备什么条件？ 1、平时抛出石头时，如果抛出的速度v越大时，落地点越远。如果平抛的初速度不断增大，将会出现什么结果？ 思考：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： 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，它需要的向心力是由谁提供的？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，请你用学过的知识推导出卫星在轨道上运动速度v的表达式。若M地=5.981024 kg,rR地=6.40106m，并计算出运动速度的大小。探究 【探究问题

2、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？ 思路一：由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以rmvrGMm22rGMv 对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出：skmsmvRGM/9 . 7/624111037. 61089. 51067. 6km/s9.7 gRvRvmmg2 意义：显然要使所有人造地球卫星发射到地球上空不掉下来,发射的速度不能低于这个速度,不然会由于地球的引力大于所需的向心力而会使物体掉下来。 这个速度是所有人造地球卫星的最小发射速度，又是近地卫星的环绕速度！(若已知地表重力加速度g=9.8m/s

3、2，R=6400km) 思路二：重力提供物体作圆周运动的向心力一、宇宙速度(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；(3)如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点 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说 明：1. 第一宇宙速度v1=7.9 km/s若发射的速度大于v=7.9km/s会出现什么情况呢?探究2. 第二宇宙速度v2=11.2 km/s 意义：以这个速度发射，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

4、度。v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度 二、人造卫星的发射速度和运行速度 发射速度与运行速度是两个不同的概念(1)发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道(2)运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度.注意: 卫星的实际环绕速度一定小于发射速度.宇宙速度均指发射速度第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度 问题:如图卫星与哪个的环绕速度大？发射它们时哪个的发射速度大？哪个周期大？卫星

5、a的发射速度比b的大结论：卫星a的环绕速度比b的小卫星a的环绕周期比b的大探究 问题:卫星环绕速度、周期、角速度与轨道半径（）间是何关系？hRGMv3)(hRGMGMhRT3)(2结论：越大，越小、 越小、越大探究思考：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向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪

6、个难度大？哪向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？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

7、, , 需要的需要的v v发射发射大；而大；而v v运行运行却小却小V发射631124(6.37 10 ) 2 3.146.67 105.98 10 s地GMrT32我们能否发射一颗周期为80min的卫星吗？3 5.06 1084.3mins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F1F2F3赤道平面赤道平面北北南南东东西西三、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、

8、v v、T T、a an n _ 3. h =_36000km“全部固定全部固定”（如何求？）地球同步卫星地球同步卫星的特点：地球同步卫星的特点：“四个一定四个一定”（1）周期一定：）周期一定：T=24h（2）高度一定）高度一定: 在赤道上空处在赤道上空处（3）速率一定：线速度）速率一定：线速度v3.1 kms（4）轨道平面一定：与地球赤道平面共面。）轨道平面一定：与地球赤道平面共面。h=3.6107mr=4.2107mv=3km/sT=24hh=3.8108mr3.8108mv=1km/sT=27天天h0r=6.4106mv=7.9km/sT=84分钟分钟同步卫星同步卫星近地卫星近地卫星月球

9、月球近地卫星、近地卫星、同步卫星、同步卫星、月球三者月球三者比较比较 几年之后，1961年4月12日苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一次进入太空。他的非凡勇气，鼓舞了更多人为航天事业奋斗。 火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108分，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。航天飞机资料：可重复使用的用运载火箭发射的飞行器，用于进入地球轨道，在地球与轨道航天器之间运送人员和物资，并滑翔降落于地面。 1984年4月12日，第一架航天飞机哥伦比亚号发射成功。 2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，

10、包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。 无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路 1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。1970年， “东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。中国航天 尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕 宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？ 爱因斯坦曾经说过：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。你想加入破解它的行列吗？ 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！不解之迷！ 让我们为祖国的强盛而骄傲！少年智则国智，少年智则国智， 少年富则国富