2023学年完整公开课版宇宙航行

第六章万有引力与航天6.5宇宙航行中国人的飞天梦外国人的“飞天”梦

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.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会

落到地面上来?由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受到的地球引力,用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来.一、牛顿关于卫星的设想平抛运动演示让物体做平抛运动初速度逐渐增大一、牛顿关于卫星的设想1、平抛物体速度逐渐增大，物体落地点怎样变化？2、在速度足够大的情况下，地面还是水平的吗？3、速度达到一定值后，物体能否落回地面？

不能不是越来越远一、牛顿关于卫星的设想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，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。一、牛顿关于卫星的设想思考

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?方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力方法二：地表附近，重力近似等于万有引力二、宇宙速度g=9.8m/s2，R=6400km，代入数据得：由此可见：v=7.9km/s，这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的最小发射速度，称为：第一宇宙速度地面附近发射飞行器，如果它的速度大于7.9km/s会怎样呢？二、宇宙速度1.第一宇宙速度：v=7.9km/s(地面附近匀速圆周运动）2.第二宇宙速度：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的吸引，不再绕地球运行。我们把这个速度叫作第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。3.第三宇宙速度：如果物体的速度大于或等于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。这个速度叫第三宇宙速度。二、宇宙速度

表征人造卫星运行状态的物理量有三个:

环绕速度v,

转动半径r(或R+h,h为离地的高度)

转动周期T三、人造地球卫星运行的规律人造卫星运行的动力学方程三、人造地球卫星运行的规律地球思考：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____.小大小小三、人造地球卫星运行的规律第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度.问题：将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？哪一个更容易？为什么？向高轨道发射卫星时,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,对火箭的要求更高一些,所以比较困难.三、人造地球卫星运行的规律例1.某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t后,物体以速率v落回手中。已知该星球的半径为R,求该星球上的第一宇宙速度。

解析：星球表面的重力加速度：该星球表面的第一宇宙速度为第一宇宙速度为卫星在其表面附近做匀速圆周运动的线速度卫星的重力提供向心力,则：例2.探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比()A.轨道半径变小B.向心加速度变小C.线速度变小D.角速度变小整理得：解析：万有引力提供向心力,则：整理得：可知半径变小，向心加速度变大，线速度变大，角速度变大，故B、C、D错误。可知周期T较小的轨道，其半径r也小，A正确；由：A1.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是(

)A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度BC练习

2.如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（）A.b所需向心力最大B.b、c周期相等，且大于a周期C.b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度BDacb地球练习地球赤道轨道其它轨道极地轨道四、人造地球卫星各种各样的卫星……四、人造地球卫星四、人造地球卫星四、人造地球卫星五、梦想成真阿波罗登月五、梦想成真神州五号五、梦想成真神州七号五、梦想成真嫦娥一号五、梦想成真美国“凤凰”号火星探测器2007年8月4日发射升空，2008年5月25日在火星着陆。“先驱者”10号太空探测器1972年3月2日发射升空，1986年6月飞出太阳系。“卡西尼”号土星探测器1997年10月15日发射升空，2004年1日飞抵土星。五、梦想成真探究“黑洞”宇宙探秘课后查找资料了解黑洞理论