【课用】---宇宙航行课件

嫦娥奔月

敦煌飞天的壁画嫦娥奔月敦煌飞天的壁画1外国人的

“飞天”梦外国人的

“飞天”梦2

地面上的物体，怎样才能离开地球？地面上的物体，？3宇宙航行第六章万有引力与航天安义中学——pengxiao

宇宙航行第六章万有引力与航天安义中学——pengxiao4问题：地面上的物体，怎样才能离开地球？300多年前，牛顿提出设想

抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？问题：地面上的物体，怎样才能离开地球？300多年前，牛顿提5【课用】_-_宇宙航行课件6方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力问题一：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Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2

,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km)

（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力方法二：重力提供物7一、宇宙速度

1、第一宇宙速度

V1=7.9km/s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；

（２）等于这个速度，卫星恰好在地球表面附近作匀速圆周运动；(环绕速度）一、宇宙速度1、第一宇宙速度8（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。

（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将92、第二宇宙速度

V2=11.2km/s它是物体克服地球引力，永远离开地球所必须具备的速度。说明：

（１）这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度；

（２）如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点。2、第二宇宙速度说103、第三宇宙速度V3=16.7km/s这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。如果人造天体具有这样的发射速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了。3、第三宇宙速度V3=16.7km/s这是卫星挣脱太阳引力11各种各样的卫星……各种各样的卫星……12

课堂练习：人造卫星的运行规律卫星的绕行速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系1、绕行速度v与r的关系rv2、角速度ω与r的关系3、周期T与r的关系【不同高度的卫星轨道半径r不同】课堂练习：人造卫星的运行规律1、绕行速度v与r的关13课堂练习：人造卫星的运行规律线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：课堂练习：人造卫星的运行规律线速度、角速度、周期、向心加速度14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，向心加速度越小大小小小规律总结：

只有周期T与轨道半径r成“正比”，其余均为“反比”思考：对于绕地球运动的人造卫星：小大小小小规律总结：15

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）环绕速度：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。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16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？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？V1=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轨道半径r越小,需要的V发射越小；而V运行却越大轨道半径r越小,需要的V发射越小轨道半径r越小,运行的V运行却越大卫星贴近地面作匀速圆周运动时，

轨道半径r最小；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17练习：求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为80min的卫星吗？练习：求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为80min的卫18地球三、人造卫星1.轨道中心

地心2.________提供向心力万有引力3.R越大，T_____，V_____，ω_____，an_______越大越小越小越小地球三、人造卫星1.轨道中心地心2._19四、地球同步卫星1、周期T=_______24h2、轨道平面___________赤道平面4、R、v、ω、T、an___________

3、高度h=_________36000km“全部固定”（如何求？）四、地球同步卫星1、周期T=_______24h220【课用】_-_宇宙航行课件21三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。22越越23

例题发射同步卫星时，先将它发射到近地圆形轨道1，然后进入轨道2环绕，最后进入同步圆形轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常环绕时，以下说法正确的是……（）

A卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率B卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度小于它在轨道2上经过Q点时的加速度D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度321QP例题发射同步卫星时，先将它发射到近地圆形轨24V越大，则a越小？？？噢！a还和R有关的！a=V2/RV越大，则a越小？？？噢！a还和R有关的！a=V2/R25a=F引/m=GM/R2R相同，则a相同！！！a=F引/mR相同，则a相同！！！26QPV1V2V3例题

“神州号”发射升空后，先进入一个近地点为200公里，远地点为340公里的椭圆轨道。然后根据计划要将它调整到距地面340公里高的圆轨道上。⑴设飞船在近地点P时的速率为V1，在远地点Q时的速率为V2，点火后做圆周运动时的速率为V3，试比较V1、V2、V3的大小并用小于号将它们排列起

。V1>V3>

V2QPV1V2V3例题“神州号”发射升空后，先进入一个近地点27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”。五、梦想成真（适当介绍）人类航天始祖----万户人类航天的始祖是我国明朝的万户。在128梦想成真：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10月4日苏联第一艘载人飞船何时何地发射成功1961年4月12日苏联加加林东方一号载人飞船人类何时登上月球1969年7月16日9时32分，美国阿波罗11号升空，19日进入月球轨道，20日下午4时17分着陆，10时56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，却是巨大飞跃梦想成真：谁为人类迈向太空提供科学思想19世纪中叶俄罗斯学者29人类遨游太空回顾蒂托2001年4月30日，第一位太空游客、美国人蒂托（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。人类遨游太空回顾蒂托30中国航天事业1992年载人航天工程正式启动2003年10月15日9时，神州5号宇宙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14圈，10月16日6时23分降落在内蒙古主着陆场中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家中国航天事业1992年载人航天工程正式启动31神舟六号发射升空费俊龙聂海胜神舟七号出舱神七英雄神舟六号发射升空费俊龙聂海胜神舟七号出舱神七英雄32一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！让我们为祖国的强盛而骄傲！一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！33F1F2F3赤道平面北南东西地球同步卫星F1F2F3赤道平面北南东西地球同步卫星34人类遨游太空回顾

尤里·加加林

1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号航天器，绕地球飞行108分钟后，胜利地完成人类历史上第一次宇宙飞行的任务，使人类遨游太空的梦想终于变成现实。人类遨游太空回顾尤里·加加林35嫦娥奔月

敦煌飞天的壁画嫦娥奔月敦煌飞天的壁画36外国人的

“飞天”梦外国人的

“飞天”梦37

地面上的物体，怎样才能离开地球？地面上的物体，？38宇宙航行第六章万有引力与航天安义中学——pengxiao

宇宙航行第六章万有引力与航天安义中学——pengxiao39问题：地面上的物体，怎样才能离开地球？300多年前，牛顿提出设想

抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？问题：地面上的物体，怎样才能离开地球？300多年前，牛顿提40【课用】_-_宇宙航行课件41方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力问题一：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Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2

,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km)

（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力方法二：重力提供物42一、宇宙速度

1、第一宇宙速度

V1=7.9km/s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；

（２）等于这个速度，卫星恰好在地球表面附近作匀速圆周运动；(环绕速度）一、宇宙速度1、第一宇宙速度43（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。

（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将442、第二宇宙速度

V2=11.2km/s它是物体克服地球引力，永远离开地球所必须具备的速度。说明：

（１）这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度；

（２）如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点。2、第二宇宙速度说453、第三宇宙速度V3=16.7km/s这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。如果人造天体具有这样的发射速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了。3、第三宇宙速度V3=16.7km/s这是卫星挣脱太阳引力46各种各样的卫星……各种各样的卫星……47

课堂练习：人造卫星的运行规律卫星的绕行速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系1、绕行速度v与r的关系rv2、角速度ω与r的关系3、周期T与r的关系【不同高度的卫星轨道半径r不同】课堂练习：人造卫星的运行规律1、绕行速度v与r的关48课堂练习：人造卫星的运行规律线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：课堂练习：人造卫星的运行规律线速度、角速度、周期、向心加速度49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，向心加速度越小大小小小规律总结：

只有周期T与轨道半径r成“正比”，其余均为“反比”思考：对于绕地球运动的人造卫星：小大小小小规律总结：50

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）环绕速度：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。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51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？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？V1=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轨道半径r越小,需要的V发射越小；而V运行却越大轨道半径r越小,需要的V发射越小轨道半径r越小,运行的V运行却越大卫星贴近地面作匀速圆周运动时，

轨道半径r最小；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52练习：求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为80min的卫星吗？练习：求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为80min的卫53地球三、人造卫星1.轨道中心

地心2.________提供向心力万有引力3.R越大，T_____，V_____，ω_____，an_______越大越小越小越小地球三、人造卫星1.轨道中心地心2._54四、地球同步卫星1、周期T=_______24h2、轨道平面___________赤道平面4、R、v、ω、T、an___________

3、高度h=_________36000km“全部固定”（如何求？）四、地球同步卫星1、周期T=_______24h255【课用】_-_宇宙航行课件56三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。57越越58

例题发射同步卫星时，先将它发射到近地圆形轨道1，然后进入轨道2环绕，最后进入同步圆形轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常环绕时，以下说法正确的是……（）

A卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率B卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度小于它在轨道2上经过Q点时的加速度D卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度321QP例题发射同步卫星时，先将它发射到近地圆形轨59V越大，则a越小？？？噢！a还和R有关的！a=V2/RV越大，则a越小？？？噢！a还和R有关的！a=V2/R60a=F引/m=GM/R2R相同，则a相同！！！a=F引/mR相同，则a相同！！！61QPV1V2V3例题

“神州号”发射升空后，先进入一个近地点为200公里，远地点为340公里的椭圆轨道。然后根据计划要将它调整到距地面340公里高的圆轨道上。⑴设飞船在近地点P时的速率为V1，在远地点Q时的速率为V2，点火后做圆周运动时的速率为V3，试比较V1、V2、V3的大小并用小于号将它们排列起

。V1>V3>

V2QPV1V2V3例题“神州号”发射升空后，先进入一个近地点62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”。五、梦想成真（适当介绍）人类航天始祖----万户人类航天的始祖是我国