甘肃省金昌市第一中学高一物理《6.5宇宙航行》课件.ppt

1、6.5 宇宙航行,牛顿在思考万有引力时就曾想过，从高山上水平抛出一个物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。,R,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=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.891024kg, 地球半径R=6400km),法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力,（若已知地球表面 g=9.8m/s2 ）,法二：在地面附近，重力提供 物体作圆周运动的向心力,思考: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

2、与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么？,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 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度,发射速度 指被发射物体离开地面时的速度,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r大, 需要的v发射大；而v运行却小,因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球引力对它的引力做的功多。所以向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星难。,发射速度v7.9km/s, 物体会落回地面,发射速度v=7.9km/s , 物体会在地面附近绕地球做匀速圆周运动,发射速度7.9km/s v 11.2km/s, 物体绕地球运转，但轨迹是椭圆,当物体

3、的发射速度等于或大于11.2km/s时，物体就会挣脱地球引力的束缚，不再绕地球运行，而是绕太阳运行。,第二宇宙速度11.2km/s,（脱离速度）,第三宇宙速度,16.7 km/s,（逃逸速度）,如果物体的发射速度等于或大于16.7km/s时，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。,总结：,第二宇宙速度,第一宇宙速度,第三宇宙速度,物体落回地面,物体在地面附近绕地 球做匀速圆周运动,物体绕地球运转，运 动轨迹是椭圆。,物体绕太阳运动,物体飞出太阳系,地球,2. 轨道中心,地心,1. _ 提供向心力,万有引力,人造地球卫星,赤道轨道,极地轨道,其它轨道,思考与讨论、如图所示，A、

4、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？,提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心,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，角速度越 （4）离地面越高，周期越 （5）离地面越高，向心加速度越,小,大,小,小,小,1,2,3,4,思考: 观察以下人造卫星的线速度、周期、角速度的大小关系?,v1v2=v3v4,T1T2=T3T4,12=34,思考：,1、赤道上空的两个运行的同步卫星在同一高度 会相撞吗？,2、人造卫星的剥落一小块物体，这一小块物体 如何运动？,3、神舟飞船进入预定轨道后无动力飞行，宇航 员处于什么状态？,4

5、、神舟七号发射阶段，宇航员处于什么状态？,Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度 Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 Cc加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c Da卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大,D,例7如图4所示，a、b、c是在地球大气层外圆形 轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（）,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？,地球同步卫星,所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星，同步卫星必须位于赤道平面内，且到地面的高度一定。,r v w T a “全部固定”,T=1天=86400秒 h

6、=36000Km V=3.07Km/s,三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。,练习：同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，关于同步卫星的说法中正确的是（ ） A它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同值 B它可以在地面上任一点的正上方，但离地距离是一定的 C它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同值 D它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的,D,各种各样的卫星,例1：,关于宇宙速度，下列说法正确的是：（ ） A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的 最小发射速度 B.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行 的最小速度 C.第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道

7、上运行时 的最大速度 D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小 速度,A,例2：,关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ） A.它的运行速度小于7.9km/s B.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面于赤道平面重 D.每一个地球同步卫星离地面的高度是一样的,ACD,1、若某一人造地球卫星运行时，它的天线断开，断开的天线将如何运动？,2在绕地球做匀速圆周运动的太空实验室内，下列仪器中不能正常使用的是 A弹簧秤 B天平 C酒精温度计 D秒表,小试牛刀：,思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其 在高轨道上运行，应采取什么措施？,在低轨道上加速，使其沿椭圆轨道运行，当行至椭

8、圆轨道的远点处时再次加速，即可使其沿 高轨道运行。.,卫星变轨问题,1,2,L,使卫星进入更高轨道做圆周运动,非远地点变轨,向高轨卫星的发射,卫星的回收,1、如图所示，发射同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行；最后再次点火将其送入同步圆轨道3。轨道1、2相切于P点，2、3相切于Q点。当卫星分别在1、2、3上正常运行时，以下说法正确的是（ ） A、在轨道3上的速率大 于1上的速率 B、在轨道3上的角速度 小于1上的角速度 C、在轨道2上经过Q点时 的速率等于在轨道3上经过Q点时的速率 D、在轨道1上经过P点时的加速度等于在轨道2上 经过P点时的加速度,BD,1970年4月24日我国 第一颗人造卫星升空,二 梦想成真,中国的航天成就,2007年10月24日嫦娥 一号月球探测器发射成功,2003年10月15日 神舟五号 杨利伟,2005年10月12日 神舟六号 费俊龙聂海胜,2008年9月25日 神舟七号 翟志刚刘伯明 景海鹏,1、人造卫星 2、宇宙速度 第一宇宙速度：V1=7