宇宙航行上课PPT学习教案

1、会计学1宇宙航行上课宇宙航行上课飞天之梦的历史飞天之梦的历史第1页/共26页第2页/共26页问题问题: :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. 1.月球也要受到地球引力的作用月球也要受到地球引力的作用, ,为什么月亮为什么月亮不会落到地面上来不会落到地面上来? ?问问题题情情境境 由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转, ,此时月球受此时月球受到的地球引力到的地球引力( (即重力即重力),),用来充当绕地球运转的向心力用来充当绕地球运转的向心力, ,故故月球不会落到地面上来月球不会落到地面上来. .第3页

2、/共26页一、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. 2.若抛出物体的水平初速度足够大若抛出物体的水平初速度足够大, ,物体将会物体将会怎样怎样? ?试大胆猜想。试大胆猜想。 由于地球是一个圆球由于地球是一个圆球, ,当平抛的水平初速度足够大时当平抛的水平初速度足够大时, ,物体飞行的距离也很大物体飞行的距离也很大, , 故物体不能再故物体不能再 落回地面落回地面, ,而成为而成为一颗绕地球运转的卫星一颗绕地球运转的卫星. .ABCOV0D问题问题: :问问题题情情境境第4页/共26页 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，

3、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。牛顿人造卫星原理牛顿人造卫星原理图图一、牛顿关于卫星的设想第5页/共26页 思考？思考？ 1. 1. 以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运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动的卫星? 推导方法一：推导方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力万有引力提供物体作圆周运动的向心力RGMvRvmRGMm,22,22RvmmgRGMm,2GMgR g=9.8m/s2，R=6400km，代入数据得：代入数据得：skmv/9 . 7推导方法二：推导方法二：地表附近，地表附近，重力近

4、似等于万有引力重力近似等于万有引力gRv 人们把人们把7.9km/s这个速度称作这个速度称作第一宇宙速度第一宇宙速度,又叫环绕速度。又叫环绕速度。 如果发射速度如小于第一宇宙速度如果发射速度如小于第一宇宙速度,卫星将卫星将落到地面落到地面; 如果发射速度等于第一宇宙速度，卫星刚好能贴着地球表面如果发射速度等于第一宇宙速度，卫星刚好能贴着地球表面作匀速圆周运动。作匀速圆周运动。 所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度。所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度。二、宇宙速度第6页/共26页 发射速度：发射速度：这里指卫星在地面附近离开发射这里指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦

5、发射后再无能量补充，被发装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，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；的高度、进入运动轨道；不同于电视上看到的卫不同于电视上看到的卫星发射星发射. 运行速度运行速度：卫星在进入运行轨道后绕地球做卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。圆周运动的线速度。（补充）：（补充）：卫星发射速度和卫星运行速度的区卫星发射速度和卫星运行速度的区别别第7页/共26页问题问题: : 若卫星的发射速度大于若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？，会怎样呢？第二宇宙速度第二宇宙速度: :物体克服地球引

6、力物体克服地球引力, ,永远脱离地球的速度永远脱离地球的速度. . （脱离速度）（脱离速度）第三宇宙速度第三宇宙速度: :物体挣脱太阳引力物体挣脱太阳引力, ,飞出太阳系的速度飞出太阳系的速度. . ( (逃逸速度逃逸速度) )11.2 km/s V 7.9 km/sV = 16.7 km/sV = 11.2 km/sV = 7.9km/s绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁扁”。 第一宇宙速度第一宇宙速度: :物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度. （环绕速

7、度）（环绕速度）二、宇宙速度第8页/共26页二、宇宙速度第9页/共26页第10页/共26页三、人造地球卫星运行的规律人造地球卫星运行的规律nmarTmrmrvmrMmG)4(22222rvrGMv1,即331,rrGM即332,4rTGMrT即221,rarGMa即第11页/共26页三、人造地球卫星运行的规律人造地球卫星运行的规律第12页/共26页三、人造地球卫星运行的规律人造地球卫星运行的规律向高轨道发射卫星时向高轨道发射卫星时, , 需要的初速度越大需要的初速度越大，火箭克服地球对卫星的引力而作更多的功火箭克服地球对卫星的引力而作更多的功, ,对对火箭的要求更高一些火箭的要求更高一些, ,

8、所以比较困难所以比较困难. .第13页/共26页min8 .841007. 5109 . 710640014. 32333s思考：思考：我们能否发射一颗周期为我们能否发射一颗周期为 70min70min的卫星呢？的卫星呢？不能！不能！vRT2第14页/共26页探究问题二：人造卫星的轨道（1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？abc提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心卫星的轨道必须是以地心为圆心的圆周轨道卫星的轨道必须是以地心为圆心的圆周轨道第15页/共26页 第16页/共26页相对于地面静止且与地球自转同步的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

9、卫星。卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。对于同步卫星的对于同步卫星的发射及轨道定位发射及轨道定位有什么要求呢，有什么要求呢，怎样才能保持与怎样才能保持与地球同步呢？地球同步呢？地球同步卫星：地球同步卫星：第17页/共26页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：同步卫星的高度：（1 1）周期一定）周期一定T=24hT=24h（2）在赤道平面内）在赤道平面内（3）高度一定）高度一定（） 解得高度解得高度 ： km -G第18页/共26页第19页/共26页第20页/共26页 1961年，苏联宇航员尤里尤里加加林加加林，完成人类历人类历史上第一次宇宙飞行史上第一次宇宙飞行，人类飞天梦

10、想终于变成现实。1963年，瓦莲蒂娜瓦莲蒂娜捷列什科娃捷列什科娃， 人类第一位进入太空的女性人类第一位进入太空的女性。 1969年7月20日，美国宇航员尼尔尼尔阿姆斯特朗、迈克尔阿姆斯特朗、迈克尔柯林斯、巴兹柯林斯、巴兹奥尔德林奥尔德林(上图从左至右)，成功登月成功登月。 左图为月球上的奥尔德林，头盔中人影为阿姆斯特朗。 19841984年，美国宇航员布鲁斯年，美国宇航员布鲁斯麦坎德利斯离开航天飞机麦坎德利斯离开航天飞机320320英尺，完成英尺，完成人类首次无安全索太空行走。人类首次无安全索太空行走。 20012001年，年，第一位太空游客美国人美国人蒂托( (中中) )，进入国际空间站，开

11、始太空，进入国际空间站，开始太空观光。观光。第21页/共26页点击图片即播放点击图片即播放第22页/共26页杨利伟在太空展示中国和联合国国旗杨利伟在太空展示中国和联合国国旗我国首位航天员我国首位航天员杨利伟杨利伟20032003年年 “神舟神舟”五号五号 中国人中国人“飞天飞天”梦圆梦圆费费俊俊龙龙在在做做身身体体检检查查美味佳肴飘进来美味佳肴飘进来成功返航成功返航奉奉命命出出征征20052005年年 “神舟神舟”六号六号 首次首次“多人多天多人多天”空间飞行空间飞行20082008年年 “神舟神舟”七号七号 首次太空行走首次太空行走第23页/共26页五、课堂小结课堂小结第24页/共26页1

12、1、第一宇宙速度（环绕速度）、第一宇宙速度（环绕速度）: :就是物体在地就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度面附近绕地球做匀速圆周运动的速度V=7.9km/sV=7.9km/s，若，若 7.9km/sv11.2km/s 7.9km/sv11.2km/s ，它绕地球运动的轨迹是椭圆，它绕地球运动的轨迹是椭圆. . ( (最大环绕速度最大环绕速度,最小发射速度最小发射速度) ) 2 2、第二宇宙速度（脱离速度）：、第二宇宙速度（脱离速度）：当物体的速度当物体的速度大于或等于大于或等于11.2km/s11.2km/s时，卫星克服地球的引力，永时，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