《飞出地球去》

1、有一个传说凄惨而美丽有一个传说凄惨而美丽嫦嫦娥娥奔奔月月有一个假设大胆但无知有一个假设大胆但无知万万户户飞飞天天伽利略望远镜牛顿的望远镜射电望远镜哈勃太空望远镜有一种追求几代人一直在继续神十飞天神十飞天思考问题思考问题：1:平抛物体的速度逐渐增大，物体的落点如平抛物体的速度逐渐增大，物体的落点如何变化？何变化？2:速度达到一定之后，物体还能否落回地面？速度达到一定之后，物体还能否落回地面？3:物体不落回地面的速度必须满足什么条件？物体不落回地面的速度必须满足什么条件？4:若抛出速度再增大，又会出现什么现象？若抛出速度再增大，又会出现什么现象？牛顿的设想：牛顿的设想： 三百多年前，牛顿提出了一个

2、著名的思想实验：三百多年前，牛顿提出了一个著名的思想实验：从高山顶水平抛出一个铅球，当抛出速度足够大时，铅从高山顶水平抛出一个铅球，当抛出速度足够大时，铅球将环绕地球运动，成为一个球将环绕地球运动，成为一个“小月亮小月亮”人造卫星发射原理人造卫星发射原理解决问题解决问题：平抛运动，速度越大落地点越远平抛运动，速度越大落地点越远020122xv thgthxvg联立得：1:平抛物体的速度逐渐增大，物体的落点如平抛物体的速度逐渐增大，物体的落点如何变化？何变化？2:速度达到一定值后，物体能否落回地面？ 不能，这时由于有引力在，物体想落回地面，但有不能，这时由于有引力在，物体想落回地面，但有一定的速

3、度又落不回地面就形成了卫星一定的速度又落不回地面就形成了卫星3:物体不落回地面的速度必须满足什么条件？物体不落回地面的速度必须满足什么条件？ 物体不落回地面时环绕地面做圆周运动，所受物体不落回地面时环绕地面做圆周运动，所受地球的引力恰好来提供向心力，地球的引力恰好来提供向心力，rmvrGMm22满足：rGMv 探究问题探究问题1：以多大的速度抛出这个物体，它：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？才会绕地球表面运动，不会落下来？方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力RmvRGMm22skmsmvRGM/9 . 7/624111

4、04 . 61089. 51067. 6(已知已知 , 地球质量地球质量 地球半径地球半径R=6400km) 11226.67 10GN m kg245.89 10Mkg方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力22MmvGmRRskmsmgRv/9 . 7/104 . 68 . 96（若已知地球表面重力加速度（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）2MmGmgR一宇宙速度 1 1、第一宇宙速度（环绕速度）、第一宇宙速度（环绕速度）v v1 1=7.9km/s=7.9km/s 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆它是人造卫星在地面附近绕

5、地球做匀速圆周运动所必须具备的速度，所以也叫环绕周运动所必须具备的速度，所以也叫环绕速度。速度。 （）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,等于这等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动速圆周运动（）由（）由 可知不同的星球具有不同可知不同的星球具有不同的第一宇宙速度的第一宇宙速度GMRv说明：说明： 人造卫星的发射速度和运行速度人造卫星的发射速度和运行速度 （1 1）发射速度：）发射速度：指被发射物在地面附近离开指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度

6、，并且一旦发射后就再发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能无能量补充，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，进入运动轨克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道道（2 2）运行速度：）运行速度：是指卫星在进入运行轨道是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度后绕地球做匀速圆周运动的线速度vv运发想一想：想一想：当卫星当卫星“贴着贴着”地面运行时，运地面运行时，运行速度与发射速度的关系行速度与发射速度的关系说明：第一宇宙速度是最大的环绕速度，最小的发射速度。其它卫星：22vMmGmrr运GMvr运vv运发运行速度运行速度发射速度发射速

7、度发射速度随发射速度随r的的增大而增大增大而增大4:若抛出速度再增大，又会出现什么现象？若抛出速度再增大，又会出现什么现象？ 物体不落回地面，也不再做匀速圆周运动，物体不落回地面，也不再做匀速圆周运动，万有引力不能提供所需要的向心力，从而做离心万有引力不能提供所需要的向心力，从而做离心运动，轨道为椭圆轨道运动，轨道为椭圆轨道2 、第二宇宙速度第二宇宙速度（脱离速度）（脱离速度） 这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。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

8、.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v2=11.2 km/s3 3、第三宇宙速度（逃逸速度）、第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7 km/s这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱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系外了地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了 在地球上抛出的物体，当它的速度足够在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地

9、面上，它将围大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。球卫星，简称人造卫星。拓展: 人造卫星的应用？资源卫星科学探测卫星通信卫星技术实验卫星快速侦测卫星人造卫星分类人造卫星分类(1)(1)近地卫星：近地卫星：卫星离地面很近，轨道半卫星离地面很近，轨道半径径r r近似等于地球半径近似等于地球半径R,R, 即：即：r=Rr=R(2)(2)极地卫星：极地卫星：轨道平面过地轴的卫星。轨道平面过地轴的卫星。(3)(3)地球同步卫星是指相对地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期与于地面静止的人造卫星，

10、它的周期与地球自转的周期相同。地球自转的周期相同。探究问题探究问题2：（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：卫星作圆周运动提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心的向心力必须指向地心（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？球自转同步？ 定周期（频率、转速）（与地球自转的周期相定周期（频率、转速）（与地球自转的周期相同，即同，即T=24hT=24h） 特点特点( (轨道平面与赤道面重合轨道平面与赤道面重合) ) 定在赤道的正上方某点（相对于地球静止）。定在赤

11、道的正上方某点（相对于地球静止）。 定角速度（与地球自转的角速度大小）定角速度（与地球自转的角速度大小）定高度（到地面的距离相同，即定高度（到地面的距离相同，即h=3.6h=3.610107 7mm）定线速度大小（即定线速度大小（即V=3.1 V=3.1 10 103 3m/sm/s）19611961年年4 4月月1212日苏联空军少校日苏联空军少校加加林乘坐东方一号加加林乘坐东方一号载人飞载人飞船进入太空船进入太空，实现了人类进，实现了人类进入太空的梦想。入太空的梦想。19691969年年7 7月月2020日，阿波罗日，阿波罗1111号号将人类送上了月球将人类送上了月球。、人类探索宇宙的成就

12、、人类探索宇宙的成就19701970年年4 4月月2424日我国日我国第一颗人造卫星升空第一颗人造卫星升空 我国的航天成就我国的航天成就n20032003年年1010月月1515日日n神舟五号杨利伟神舟五号杨利伟n20052005年年1010月月1212日日n神舟六号神舟六号n费俊龙费俊龙 聂海胜聂海胜20072007年年1010月月2424日嫦日嫦娥一号月球探测器娥一号月球探测器发射成功发射成功n20082008年年9 9月月2525日日n神舟七号神舟七号n翟志刚翟志刚 刘伯明刘伯明 景景海鹏海鹏1.关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（ ）A第一宇宙速度又叫环绕速度B第一宇宙速度又叫脱

13、离速度C第一宇宙速度跟地球的质量无关D第一宇宙速度跟地球的半径无关课堂练习：课堂练习：A2对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法正确的是（） A人造地球卫星的实际绕行速率一定大于79km/sB从卫星上释放的物体将作平抛运动C在卫星上可以用天平称物体的质量D同步卫星的周期都是24h课堂练习：课堂练习：D金星的半径是地球的金星的半径是地球的0.950.95倍，质量为地倍，质量为地球的球的0.820.82倍，金星的第一宇宙速度是多大倍，金星的第一宇宙速度是多大? ?设地球半径为设地球半径为R R，金星的半径为，金星的半径为r r=0.95=0.95R R，地球质量为，地球质量为mm，金星质量，金星质量mm=0.820.82mm，地球的第一宇宙速度为地球的第一宇宙速度为7.97.9km/skm/s。金星的第一宇宙。金星的第一宇宙速度为速度为v v1 1，则：，则：2112vm mGmGmvrrr 10 820 827 97 30 951 95. (/ ).GmGmvkm srr课堂练习：课堂练习