高中物理 6.5 宇宙航行课件 新人教版必修2(1).ppt

6 5 宇宙航行 嫦娥奔月 敦煌飞天的壁画 外国人的 飞天 梦 法一 万有引力提供物体作圆周运动的向心力 法二 在地面附近 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 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 一 宇宙速度 1 第一宇宙速度v1 7 9km s 说明 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 等于这个速度 卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动 4 如果卫星发射速度大于7 9km s 而小于11 2km s 卫星将沿椭圆轨道绕地球运行 2 第二宇宙速度 大小 v 11 2km s 当物体的速度大于或等于11 2km s时 它就会克服地球的引力 永远离开地球 3 第三宇宙速度 大小 v 16 7km s 如果物体的速度大于或等于16 7km s 物体就能摆脱太阳引力的束缚 飞到太阳系以外 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 例1 发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星 如果它的轨道半径是地球半径的4倍 它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍 解 由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得设第一宇宙速度为v1 卫星的轨道速度为v2它的轨道速度是第一宇宙速度的0 5倍 练习1 a星球的第一宇宙速度为9km s 已知b星球的质量是a星球质量的1 81 a星球半径是b星球半径的4倍 则在b星球上发射 近地卫星 的环绕速度约为多少 解 由由得 例2 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 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 二 人造地球卫星 1 轨道中心 地心 2 提供向心力 万有引力 设地球和卫星的质量分别为m和m 卫星到地心的距离为r 求卫星运动的线速度v 角速度 周期t 加速度an 人造卫星运动参量的关系 1 线速度 角速度 周期 加速度等 r v r r t 由f引 f向得到 故r越大 t v an 越大 越小 越小 越小 r a 讨论 以下人造卫星的线速度 周期 角速度 加速度的大小关系 v1 v2 v3 v4 t1 t2 t3 t4 1 2 3 4 a1 a2 a3 a4 三 地球同步卫星 1 周期t 24h 2 轨道平面 赤道平面 4 r v t an 3 h 36000km 全部固定 如何求 又 三颗同步卫星作为通讯卫星 则可覆盖全球 例3 同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星 a 它可以在地面上任一点的正上方 且离地心距离可按需要选择不同的值b 它可以在地面上任一点的正上方 但离地心距离是一定的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的值d 它只能在赤道的正上方 且离地心的距离是一定的 d 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 四 梦想成真 神舟八号 神舟九号 爱因斯坦曾说过 一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜 你想加入破解它的行列吗 一 宇宙速度1 第一宇宙速度v1 7 9km s推导式 2 第二宇宙速度 脱离速度 v2 11 2km s第三宇宙速度 逃逸速度 v3 16 7km s二 同步卫星1 周期t 24h2 卫星轨道平面与地球赤道平面重合 7 9km s 7 9km s 1 两颗人造地球卫星质量之比m1 m2 1 2 轨道半径之比r1 r2 3 1 下列有关数据之比正确的是 a 周期之比t1 t2 3 1b 线速度之比v1 v2 3 1c 向心力之比f1 f2 1 9d 向心加速度之比a1 a2 1 9 d 2 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