6.5宇宙航行ppt课件

中国人的飞天梦,外国人的“飞天”梦,1,第六章万有引力与航天5、宇宙航行,2,问题: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?,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。,问题情境,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(即重力),用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来.,3,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。,问题2：若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。,由于地球是一个圆球,当平抛的水平初速度足够大时,物体飞行的距离也很大,故物体不能再落回地面,而成为一颗绕地球运转的卫星.,问题情境,4,一.宇宙速度牛顿的猜想,牛顿的手稿,算一算:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?,5,设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？,6,这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。,7,1、第一宇宙速度：,V1=7.9km/s,地球,人造行星的发射速度：11.2km/sv7.9km/s,2、第二宇宙速度：(逃逸速度),V2=11.2km/s,V3=16.7km/s,3、第三宇宙速度：（脱离速度）,人造卫星的发射速度,(环绕速度）,8,1、当发射速度为7.9km/s,物体恰好环绕地球表面做圆周运动；此时的卫星叫做近地卫星。2、当发射速度大于7.9km/s时：7.9km/s16.7km/s物体脱离太阳的吸引，而成为自由天体。,9,对于其他的星球以上三个宇宙速度是否变化呢？,变化，不同星球的宇宙速度一般是不一样的,例如：地球的第一宇宙速度是7.9km/s金星的第一宇宙速度是7.3km/s,10,概念辨析发射速度和运行速度,1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。,2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。,rv,宇宙速度均指发射速度,第一宇宙速度为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,11,2002年3月25日，我国成功发射了“神舟”三号宇宙飞船，这标志着我国的航天技术上了一个新台阶，若飞船在近地轨道上做的是匀速圆周运动，则运行速度的大小是（）,A.V11.2km/sB.V=7.9km/sC.7.9km/sv2Bv1v3v2Av1v3v2B,速度关系：,加速度关系：,周期关系：,a1A=a2Aa2B=a3B,T3T2T1,38,凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:,重力=万有引力=向心力,39,模型三、“双星”,“双星”是由两颗绕着共同的中心旋转的星球组成。它们围绕它们的连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动，这种结构称为双星。,40,1.两颗恒星均围绕共同的旋转中心做匀速圆周运动。2.两恒星之间万有引力分别提供了两恒星的向心力，即两颗恒星受到的向心力大小相等。3.两颗恒星与旋转中心时刻三点共线，即两颗恒星角速度相同，周期相同。,双星运动的特点：,41,例、两颗靠得很近的天体称为双星，它们以两者连线上某点为圆心作匀速圆周运动，这样就不至于由于万有引力而吸引在一起，设两双星质量分别为m和M。两星间距为L，在相互万有引力的作用下，绕它们连线上某点O转动，不考虑其它星体的影响，则OM间距为多少？它们运动的周期为多少？,答案：mL/(M+m)，2L3/G（M+m)。,小结：已知双星轨道半径之和为L，想法找两半径之比。,42,确定双星的旋转中心：,质量m越大，旋转半径越小，离旋转中心越近.,43,例、两颗靠得很近的天体称为双星，它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力而吸引到一起，以下说法中正确的是（）A、它们做圆周运动的角速度之比与其质量成反比。B、它们做圆周运动的线速度之比与其质量成反比。C、它们做圆周运动