高中物理宇宙航行

1、第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天两两条条基基本本思思路路1、万有引力、万有引力等于等于重力重力2RMmGmg GgRM22GMgR黄代 换 ：金2、万有引力、万有引力提供提供向心力向心力22222()MmvGmammrmrrrT 向2324rMG T古人的梦想古人的梦想嫦娥奔月万户飞天万户飞天万户飞天万户飞天.mpg世界上第一个想利用火箭飞行的人世界上第一个想利用火箭飞行的人 1414世纪世纪儒勒儒勒 凡尔纳凡尔纳 （1828-19051828-1905）法国科幻小说家法国科幻小说家梦想成真梦想成真 在科学技术欠发达的古代，在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月嫦娥奔月”只只能是美丽的传

2、说。能是美丽的传说。 1957年年10月月4日，前苏联成功日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而开创了人类地发射了第一颗人造地球卫星，从而开创了人类的航天新纪元。的航天新纪元。 1961年年4月月12日，前苏联成功地日，前苏联成功地发射了第一艘发射了第一艘“东方号东方号”载人飞船，揭开了人类载人飞船，揭开了人类进入太空的序幕。进入太空的序幕。 1969年年7月月20日，美国日，美国“阿波阿波罗罗”11号飞船的登陆舱降落在月球附近的静海区，号飞船的登陆舱降落在月球附近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想首次实现了人类登上月球的理想 2003年年10月月15日，中国宇航员杨利伟乘坐日，中

3、国宇航员杨利伟乘坐“神舟五号神舟五号”飞飞船绕行地球船绕行地球14圈圈 人类进入了航天时人类进入了航天时代代03.wmv 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载人飞加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进船进入太空，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号将人类送上了月球。号将人类送上了月球。.录像.MPG2 2 中国的航天成就中国的航天成就20072007年年1010月月2424日嫦娥日嫦娥一号月球探测器发射一号月球探测器发射成功成功b.avi20032003年年101

4、0月月1515日日神舟五号神舟五号杨利伟杨利伟20052005年年1010月月1212日日神舟六号神舟六号费俊龙聂海胜费俊龙聂海胜20082008年年9 9月月2525日日神舟七号神舟七号翟志刚刘伯明翟志刚刘伯明景海鹏景海鹏.我国的宇航事业.wmv美国美国“凤凰凤凰”号火星探测器号火星探测器20072007年年8 8月月4 4日发射，日发射，20082008年年5 5月月2525日在火星着陆。日在火星着陆。“卡西尼卡西尼”号土星探测器号土星探测器19971997年年1010月月1515日发射升空，日发射升空，20042004年年1 1日飞抵土星。日飞抵土星。“先驱者先驱者”1010号号太空探测

5、器太空探测器19721972年年3 3月月2 2日发射升空，日发射升空， 19861986年年6 6月飞出太阳系月飞出太阳系光子火箭光子火箭星球大战星球大战超光速飞船超光速飞船“千年隼千年隼”号号牛顿的设想牛顿的设想 牛顿就曾设想牛顿就曾设想, 从高山上用从高山上用不同的水平速度抛出物体不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大速度一次比一次大,则落点则落点一次比一次远一次比一次远,如不计空气如不计空气的阻力的阻力,当速度足够大时当速度足够大时, 物物体就永远不会落到地面上体就永远不会落到地面上来来,而围绕地球旋转而围绕地球旋转,成为一成为一颗人造地球卫星了颗人造地球卫星了. 牛顿对人造卫星原理

6、的描绘牛顿对人造卫星原理的描绘牛顿设想的人造卫星原理牛顿设想的人造卫星原理图图一、宇宙速度一、宇宙速度一、宇宙速度一、宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度v =7900m/s物体物体在地面附近在地面附近绕地球做匀速圆周运动的绕地球做匀速圆周运动的线速度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。线速度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。22MmvGmrrG Mvr624111037. 61098. 5 1067. 6 - -m/s一、宇宙速度一、宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路基本思路1：万有引力万有引力提供提供向心力向心力

7、GMvR =7900m/s =7.9km/sv =7900m/s 是地球卫星的是地球卫星的最大运行速度最大运行速度!一、宇宙速度一、宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路基本思路2：重力重力提供提供向心力向心力22MmvmgGmRR 69.8 6.37 10/7.9/vgRm skm s 一、宇宙速度一、宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度适用于计算任一天体的第一宇宙速度适用于计算任一天体的第一宇宙速度22M mvm gGmRR vgR GMvR 例：发射一颗绕地球做圆周运动的人造卫例：发射一颗绕地球做圆周运动的人造

8、卫星星,如果它的轨道半径是地球半径的如果它的轨道半径是地球半径的4倍倍,它它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？211212vrvr2112vv解解:万有引力提供卫星做圆周运动的向心力万有引力提供卫星做圆周运动的向心力根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有22MmvGmrr整理得整理得设第一宇宙速度为设第一宇宙速度为 ,卫星的轨道速度为卫星的轨道速度为 1v2vGMvr1、第一宇宙速度、第一宇宙速度练习练习1、A星球的第一宇宙速度为星球的第一宇宙速度为9km/s。已知。已知B星星球的质量是球的质量是A星球质量的星球质量的1/81，A星球半径是星球半径是B星球半径的

9、星球半径的4倍，则在倍，则在B星球上发射星球上发射“近地近地卫星卫星”的环绕速度约为的环绕速度约为 km/s解:22MmvGmrr整理得整理得29BB AAA BvM rvM r22/9BAvvkm sGMvr1、第一宇宙速度、第一宇宙速度 人造卫星在地面附近做圆周运动的周期人造卫星在地面附近做圆周运动的周期2224MmGmRRT=2M mm gGR=2gRT =84.6min最小周期最小周期一、宇宙速度一、宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度或：或：=842 . 6minRTv运行速度：运行速度： 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度V运行V发射一、

10、宇宙速度一、宇宙速度v =7900m/s 是地球卫星的是地球卫星的最小发射速度最小发射速度!1、第一宇宙速度、第一宇宙速度（环绕速度环绕速度）：）：v =7.9千米千米/秒秒（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）22Mmvmg GmRR vgR GMvR 一、宇宙速度一、宇宙速度16.7km/s16.7km/s称为第三宇宙速度。称为第三宇宙速度。“旅行者旅行者”1 1号探测器号探测器19881988年飞出太阳系年飞出太阳系 练习练习2、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率动，其速率 （ ）A、一定等

11、于、一定等于7.9km/sB、等于或小于、等于或小于7.9km/sC、一定大于、一定大于7.9km/sD、介于、介于7.9 km/s11.2km/s之间之间B二、人造地球卫星二、人造地球卫星1、基本思路：基本思路：万有引力（重力）万有引力（重力）提供提供向心力向心力222224rTmrmrrvmMmG22MmvGMGmvrrr 223MmGMGmrrr 232224()MmrGmrTrTGM rRh 二、人造地球卫星二、人造地球卫星3、地球同步卫星：地球同步卫星：相对于地面静止且相对于地面静止且 与地球自转周期相同的卫星与地球自转周期相同的卫星叫地球同步卫星。叫地球同步卫星。F1F2F3赤道平面赤道平面北北南南东东西西所有同步卫星都具有如下特点：所有同步卫星都具有如下特点：1.只能分布在一个确定的只能分布在一个确定的赤道轨道赤道轨道上。上。 2.周期与地球自转的周期与地球自转的周期相同周期相同:T24h。 角速度角速度与地球的自转角速度相同。与地球的自转角速度相同。 离地面离地面高度高度:h=36000km。 线速度线速度: v =3.1km/s。2T 相信通过同学们努力学习，一定会相信通过同学们努力学习，一定会 为我国的航天事业贡献一份力量！为我国的航天事业贡献一份力量！22MmvGMmgGmvvgRRRR 或或一、宇宙速度