宇宙航行第一课时.ppt

宇宙航行,牛顿的猜想,牛顿的手稿,想一想:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?,方法一：卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得,方法二：由于卫星在地球附近环绕时，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供，根据牛顿第二定律得,第一宇宙速,我们把7.9km/s叫做第一宇宙速度,第一宇宙速度又叫环绕速度,意义：它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度,第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度和最大环绕速度,为什么？,1、火星的质量是地球质量的1/10，火星半径是地球半径的1/2，地球的第一宇宙速度是7.9km/s，求火星的第一宇宙速度？,做一做,2、天文台发现某小行星的直径为32km，密度与地球相同，若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，且已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=10m/s2。求此小行星上的第一宇宙速度？,在地面附近发射飞行器或物体，如果它的速度大于7.9km/s物体会怎么样呢？,问题探究1：,在地面附近发射物体，如果发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，那么它绕地球运动的轨道就不是圆，而是椭圆。,如果速度继续增大，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，成为绕太阳运动的一颗人造行星。,第二宇宙速,我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度,第二宇宙速度又叫脱离速度,意义：使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。,意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。,第三宇宙速度,在地球表面发射物体如果速度达到16.7km/s或以上时，物体（或卫星）就可以挣脱太阳的引力，飞到太阳系以外的地方。这一速度叫做第三宇宙速度。,第三宇宙速度也叫逃逸速度,一宇宙速度,1.第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度,2.第二宇宙速度（脱离速度）V2=11.2km/s使物体挣脱地球束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度,1.第三宇宙速度（逃逸速度）V3=16.7km/s使物体挣脱太阳的引力束缚的最小发射速度，也称为“逃逸速度”。,2、天文台发现某小行星的直径为32km，密度与地球相同，若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，且已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=10m/s2。求此小行星上的第一宇宙速度？,复习,若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球的1.5倍，这个行星的第一宇宙速度约为：（）A.2km/sB.4km/sC.16km/sD.32km/s,2、据天文学家测量，月球的半径为1738km，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的1/6，月球表面在阳光照射下的温度可达127，而此时水蒸气分子的平均速率达2000m/s。试分析月球表面没有水的原因,卫星,按用途分类:通信卫星,气象卫星,资源卫星，侦察卫星,按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星,一、卫星的分类,赤道轨道,极地轨道,其他轨道,思考：卫星的运动轨道有何特征？,二、卫星的轨道,卫星的运动轨道会如下吗？,F2,F,F1,因为是万有引力束缚卫星使其绕地球运动，所以轨道平面一定经过地球中心。,问题探究2：,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，你能求出卫星环绕地球的线速度多大,？角速度多大？周期多大？向心加速度多大？你能从中得出什么结论？,地球,1,2,3,4,v1v2=v3v4,T14,三、人造地球卫星的运动规律,结论：1、卫星轨道半径越大，环绕速度v越小。,2、卫星轨道半径越大，角速度越小。,4、人造地球卫星轨道半径越大，向心加速度a越小。,3、人造地球卫星轨道半径越大，周期T越大。,也可以说，卫星的轨道半径定了，那么线速度，角速度，周期，向心加速度就定了,思考,对于同一轨道运行的卫星会不会相撞？为什么？,例题1、两颗人造卫星都绕地球做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比r1：r24：1，求这两颗卫星的：线速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。,例题2、土星外层上有一个环。为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各