《宇宙航行》(很好)

知识回顾 两条基本思路 1 万有引力等于重力 2 万有引力提供向心力 中国人的飞天梦 外国人的 飞天 梦 一 宇宙速度 平抛运动演示 让物体做平抛运动初速度逐渐增大 问题情境 思考讨论一 地面上的物体 怎样才能成为人造卫星呢 通过观看动画回答下列问题 1 平抛物体速度逐渐增大 物体的落地点怎样变化 2 在速度足够大的情况下 运动通过的地面还是水平的吗 3 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 越来越远 物体不再落回地面 而成为一颗绕地球运转的卫星 不是 思考 从高山上水平抛出物体 速度越大 落地点离山脚越远 如果没有空气阻力 当速度足够大时 物体就永远不会落到地面上来 它将围绕地球旋转 成为一颗永远绕地球运动的人造卫星 牛顿关于卫星的设想 思考讨论二 物体要想成为地球的卫星 速度应该多大 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对它的万有引力全部提供绕地球运转的向心力 故月球不会落到地面上来 问题 月球绕着地球转要受到地球对它的吸引力 但是为什么月亮不会落到地面上来 方案一 若已知 地球的质量M 5 98 1024kg 半径R 6400km 引力常量G 6 67 10 11N m2 kg2探究 物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期 方案二 若已知 地球表面重力加速度g 9 8m s2 地球的半径R 6400km 探究 物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期 探究一 物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度和周期 分组探究 方案一 若已知 地球的质量为半径R 6400km 引力常量探究 物体在地球表面附近运行的线速度及周期 建立模型 方案二若已知 地球表面的重力加速度g 地球的半径R 6400km探究 物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期 解 第二宇宙速度 物体克服地球引力 永远脱离地球的速度 第三宇宙速度 物体挣脱太阳引力 飞出太阳系的速度 逃逸速度 绕地球运动的轨迹就不再是圆 而是椭圆 发射速度越大 椭圆轨道越 扁 第一宇宙速度 物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度 不同天体有各自的第一宇宙速度 如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度 卫星将落回地面 阅读教材并回答 三种宇宙速度 发射速度 二 人造地球卫星运动规律 探究二 将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动 你能推出卫星环绕速度 角速度 周期 向心加速度与轨道半径的关系吗 1 2 3 4 r越大 高 v越小 r越大 越小 r越大 T越大 r越大 an越小 思考 第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是最小速度 r最小 是最大环绕速度 向高轨道发射卫星时 需要的初速度大 因为火箭克服地球对卫星的引力而做更多的功 对火箭的要求更高一些 所以比较困难 思考讨论三 将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大 哪一个更容易 为什么 发射速度 卫星在地面附近离开发射装置的初速度 一旦发射后再无能量补充 被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度 进入运动轨道 注意宇宙速度均指发射速度运行速度 卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度 注意 卫星的实际环绕速度一定小于发射速度 思考 第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还是最小速度 r最小 是最小发射速度 归纳 第一宇宙速度是最小发射速度 也是最大运行速度 如图所示 A B C D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条 思考讨论四 人造地球卫星的运行轨道 人造地球卫星 F1 F2 F3 赤道平面 北 南 东 西 轨道中心 地心 提供向心力 万有引力 所有卫星都在以地心为圆心的圆 或椭圆 轨道上三类人造地球卫星轨道 赤道轨道 卫星轨道在赤道平面 卫星始终处于赤道上方 极地轨道 卫星轨道平面与赤道平面垂直 卫星通过两极上空 一般轨道 卫星轨道和赤道成一定角度 人造地球卫星的运行轨道 地球同步卫星 问题4 你能否形象的描述它的轨道 轨道与赤道重合 卫星位于赤道的正上方的某一高度 同步卫星 相对于地面静止 公转周期和地球自转周期相同的卫星 1 特点 定周期 T 24h 86400s 定点 相对于地面静止 定轨道 同步卫星轨道必须在赤道上空 定高度 由 定速度 由于同步卫星高度确定 其轨道半径即确定 因此线速度 角速度大小均不变 定加速度 由于同步卫星高度确定 其轨道半径即确定 因此向心加速度大小也不变 三 梦想成真 1957年10月4日 世界上第一颗人造卫星发射成功1961年4月12日 苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船 火箭点火起飞绕地球飞行一圈 历时108min 然后重返大气层 安全降落在地面上 铸就了人类进入太空的丰碑 1969年7月16日9时32分 阿波罗11号成功登临月球 载人航天技术迅速发展 1992年 中国载人航天工程正式启动 2003年10月15日9时 我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射 把中国第一位航天员杨利伟送入太空 2005年的神舟六号 2008年的神舟七号以及后来的神舟八号 神舟九号 嫦娥一号 二号的成功发射无一不说明了我国航天科技的发展之迅速 作业