湖南省新田县第一中学高中物理 6.5宇宙航行课件2 新人教版必修2.ppt

第五节宇宙航行 一 牛顿设想 地面上的物体 怎样才能成为人造地球卫星呢 300多年前 牛顿提出设想 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 卫星离地心越远 它运行的速度越慢 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 近地面的卫星的速度是多少呢 提示 同学们算算 近地卫星的周期又是多少呢 思考 我们能否发射一颗周期为70min的卫星呢 不能 二 宇宙速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 7 9km s 地球 11 2km s v 7 9km s 2 第二宇宙速度 脱离速度 v2 11 2km s v3 16 7km s 3 第三宇宙速度 逃逸速度 人造行星 人造恒星 人造卫星 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 r v 近地卫星 其它卫星 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 四 人造卫星的超重和失重 1 发射和回收阶段 发射 加速上升 超重 回收 减速下降 超重 2 沿圆轨道正常运行 只受重力 a g 完全失重 与重力有关的现象全部消失 天平 弹簧秤测重力 液体压强计 五 地球同步卫星 1 所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星 它在轨道上跟着地球自转 同步地做匀速圆周运动 它的周期 t 24h 2 所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合 卫星离地面高度为定值 思考 地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h 所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上 注 为了卫星之间不互相干扰 大约3 左右才能放置1颗 这样地球的同步卫星只能有120颗 可见 空间位置也是一种资源 同步卫星 近地卫星 月球 近地卫星 同步卫星 月球三者比较 例题分析 双星问题 解题要点 双星的向心力大小相同 双星的角速度相同 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 神州六号的发射模拟 例1 设地球的质量不变 而地球半径增加为原来的2倍 那么从地球发射的第一宇宙速度的大小应为原来的 a 倍b 倍c 倍d 2倍 b 例2 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 第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行的最小速度c 第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度d 第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小速度 a 例3 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 sb 它的运行速度大于7 9km sc 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开地面的高度是一样的 acd 如图所示 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 a b c的线速度大小相等 且大于a的线速度 b b c的向心加速度大小相等 且大于a的向心加速度 c c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 d a卫星由于某原因 轨道半径缓慢减小 其线速度将增大 例题分析 d 小结 一 宇宙速度1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 7 9km s2 第二宇宙速度 脱离速度 v2 11 2km s3 第三宇宙速度 逃逸速度 v3 16 7km s二 同步卫星1 周期t 24h2 卫星