宇宙航行上课用

1、嫦嫦娥娥奔奔月月19571957年年1010月月4 4日，前苏联发射了日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星世界上第一颗人造地球卫星我国在我国在19701970年年4 4月月2020日发射了日发射了第一颗人造地球卫星第一颗人造地球卫星20032003年年1010月月1515日，神州五号日，神州五号载人宇宙飞船发射升空载人宇宙飞船发射升空梦想成真牛顿的思考与设想：牛顿的思考与设想：学习目标： 1、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 2、了解人造卫星的有关知识，理解人造卫星的运行速度、角速度及周期与轨道半径的关系 3、知道地球同步卫星的特点检查自主学习：合作探究 积极思考，发表自己的见

2、解，你们小组不能少了你的参与！展示： 勇于展示，书写工整，步骤规范，展示出优秀的自我！点评： 要求： 理清解题思路，不能盲目上黑板 声音洪亮，表达清楚 点评包括：做的正确与否，做题的规范程度，书写等 回答其他同学的质疑 可以请求援助（包括老师）法一：万有引力提供物法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力体作圆周运动的向心力RmvRGMm22 skmsmvRGM/9 . 7/62411104 . 61089. 51067. 6 探究问题一探究问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会：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？绕地球表面运动，不会落下来？(已知已知=6.6710-

3、11Nm2/kg2 , 地球质量地球质量M=5.891024kg, 地球半径地球半径R=6400km) 法二：重力提供物体作圆周运动的向心力法二：重力提供物体作圆周运动的向心力Rvmmg2 skmsmgRv/9.7/104.68.96 rTmrmrmvrMmG222224 一卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心一卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供力由万有引力提供: :探究问题二探究问题二n说明：说明：(1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；卫星将落到地面而不能绕地球运转；(2)等于这个速度，卫星刚好能在地球表等于这个速

4、度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；面附近作匀速圆周运动；一宇宙速度一宇宙速度1. 第一宇宙速度（环绕速度）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动所必须具备的速度 (3)如果大于如果大于7.9km/s，而小于而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点成为椭圆轨道的一个焦点 v2=11.2 km/s2. 第二宇宙速度（脱离速度）第二宇宙速度（脱离速度）这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行这是卫星挣脱地球的引

5、力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度的人造行星的最小发射速度如果人造天体的速度大于如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度（逃逸速度）这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度速度如果人造天体具有这样的速度，就可以如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了系外了探究问题二：

6、探究问题二：(1) 如图所示，如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？星轨道的是哪一条？abc提示提示：卫星作圆周：卫星作圆周运动的向心力必须运动的向心力必须指向地心指向地心(2) 这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？地球自转同步？已知地球的半径是已知地球的半径是6400km，地球自转的周期，地球自转的周期24h，地球的，地球的质量质量5.891024kg，引力常量，引力常量=6.6710-11Nm2/kg2 ，若，若要发射一颗地球同步卫星，试求：要发射一颗地球同步卫星，试求： （1）地球同步卫星的离地面高度）

7、地球同步卫星的离地面高度h （2）地球同步卫星的环绕速度）地球同步卫星的环绕速度v结论：结论： 地球同步卫星必地球同步卫星必须发射在赤道正上方须发射在赤道正上方的固定高度，并且以的固定高度，并且以固定的速度环绕地球固定的速度环绕地球做圆周运动。做圆周运动。 探究问题二：探究问题二：(1) 如图所示，如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？星轨道的是哪一条？abc提示提示：卫星作圆周：卫星作圆周运动的向心力必须运动的向心力必须指向地心指向地心(2) 这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？地球自转同步？1957年年1

8、0月月4日，前苏联发射了日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星世界上第一颗人造地球卫星我国在我国在1970年年4月月20日发射了日发射了第一颗人造地球卫星第一颗人造地球卫星2003年年10月月15日，神州五号载日，神州五号载人宇宙飞船发射升空人宇宙飞船发射升空22MmvGmrr2224MmGmrrT22MmGmrr2M mGm arGMvr3GMr2 34rTGM2GMar23gRr2324rTgR22gRar2gRvr2M mm gGR2M mm gGR黄金代换黄金代换小小大大小小小小小小思考思考：对于绕地球运动的人造卫星：对于绕地球运动的人造卫星：（1）离地面越高，向心力越）离地面越高，向心力越 （2）离地面越高，线速度越）离地面越高，线速度越（3）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越（4）离地面越高，角速度越）离地面越高，角速度越（5）离地面越高，向心加速度越）离地面越高，向心加速度越地球同步卫星 所谓地球同步卫星，是指相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h。有一卫星的向心力由地球的引力提供，所有卫星的轨道平面一定过地心，所有同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，且h一定。探究问题三：探究问题三：小结 学科班长小结本