[理化生]飞鸥 宇宙航行ppt.ppt

6 5宇宙航行 嫦娥奔月 敦煌飞天的壁画 飞鸥 一 300多年前牛顿的设想 1 牛顿对人造卫星原理的描绘 那么 速度为多大时 物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的人造卫星呢 建立模型 卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路 卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供 思考 这个速度至少多大 请你用学过的知识推出 卫星在轨道上运动速度的表达式 飞鸥 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 卫星运动的速度为v 近地卫星 轨道半径r近似等于地球半径Rr R 提示 同学们算算 近地卫星的周期 最小周期 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 宇宙速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度V 7 9km s 若7 9km s v 11 2km s 它绕地球运动的轨迹是椭圆 最大圆轨道环绕速度 最小发射速度 2 第二宇宙速度 脱离速度 当物体的速度大于或等于11 2km s时 卫星克服地球的引力 永远离开地球 我们把这个速度叫第二宇宙速度 达到第二宇宙速度的还受到太阳的引力 3 第三宇宙速度 逃逸速度 如果物体的速度等于或大于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 我们把这个速度叫第三宇宙速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度 指被发射物体离开地面时的水平初速度 运行速度 发射速度 发射 运行 返回 出舱 解密火箭 飞鸥 卫星问题 飞鸥 F1 F2 F3 赤道平面 北 南 东 西 轨道 1 近地卫星 轨道半径等于天体半径 同步卫星 相对地球静止 飞鸥 2 赤道卫星 极地卫星 一般轨道 飞鸥 3 按用途分 通讯卫星 气象卫星等 飞鸥 各种各样的卫星 1 定义 相对地球静止的赤道卫星 2 特点 1 定赤道平面 2 定周期T 24h 地球同步卫星 对同步卫星 其 T r v a均为定值 求高度h 基本思路 天体运动看为匀速园周运动 万有引力导于向心力 线速度v 同解 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 飞鸥 同步卫星 近地卫星 月球 近地卫星 同步卫星 月球三者比较 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 当行至椭圆轨道的远点处时再次加速 即可使其沿高轨道运行 三 变轨问题 从离心向心运动 受力方面分析椭圆轨道的变速运动 分析线速度 加速度 嫦娥奔月 图 视频 16 对接 低轨道加速离心运动到高轨道完成对接 黑洞 R 引力半径 太阳的引力半径3km 假定一个球形天体的质量不变 并通过压缩减小它的半径 天体表面上的引力将会增加 当引力趋于无穷大时 被压缩天体半径接近的值 引力半径 地面 随 近地 绕 同步卫星 v1 v2 v3 465m s 7 9km s 3 08km s a1 a2 a3 0 034m s2 9 8m s2 0 23m s2 T1 T2 T3 24h 84min 24h r1 r2 r3 6400km 6400km 6 6R 月球 r4 60R v4 1km s a4 2 7 10 3m s2 T4 27 3d 注意a月和g月的区别 1957年10月4日 前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星 1970年4月20日我国发射了第一颗人造地球卫星 世界航天及中国航天划时代标志 梦想成真 2003年10月15日 神州五号载人宇宙飞船发射升空把中国第一位航天员杨利伟送入太空 2007年9月24日 嫦娥一号 探月卫星发射升空 实现了中华民族千年奔月的梦想 2008年9月27日 神州七号 载人飞船实现了我国首次太空出舱的梦想 神州六号 飞船入轨后先是在近地点200公里 远地点350公里的椭圆轨道上运行5圈 然后变轨到距地面343公里的圆形轨道 绕地球飞行一圈需要90分钟 飞行轨迹投射到地面上呈不断向东推移的正弦曲线 轨道特性与神舟五号相同 距离地面高度343km 周期90分钟 1 宇宙速度7 9km s11 2km s16 7km s第一宇宙速度是卫星发射的最小速度 是在轨道上运行的最