高中物理65宇宙航行省公开课一等奖新课获奖课件

第六章万有引力与航天

5、宇宙航行1/29中国人飞天梦外国人“飞天”梦2/293/29一.宇宙速度牛顿猜测牛顿手稿想一想:物体初速度到达多大时就能够成为一颗人造卫星呢?4/295/29设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动卫星速度v怎样推算？卫星离地心越远，它运行速度越慢。6/29这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须含有最低发射速度，叫做第一宇宙速度。7/291、第一宇宙速度：(围绕速度）

V1=7.9km/s地球11.2km/s>v>7.9km/s2、第二宇宙速度：

(逃逸速度)V2=11.2km/sV3=16.7km/s3、第三宇宙速度：（脱离速度）→人造行星人造卫星8/29对于其它星球以上三个宇宙速度是否改变呢？改变，不一样星球宇宙速度普通是不一样比如：地球第一宇宙速度是7.9km/s金星第一宇宙速度是7.3km/s9/29概念辨析发射速度和运行速度1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时速度。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动速度。r↗

v↘①宇宙速度均指发射速度②第一宇宙速度为在地面发射卫星最小速度，也是围绕地球运行最大速度10/29二、人造卫星运动规律可见：v、ω、T与r为一一对应关系11/29人造地球卫星问题3：卫星轨道圆心在哪儿？全部卫星轨道圆心都在地心上赤道卫星极地卫星其它卫星赤道卫星其它卫星其它卫星赤道卫星12/29近地卫星周期我们能否发射一颗周期为50min卫星呢？13/29从卫星受力角度分析：卫星轨道有什么特点轨道特点：万有引力提供向心力.所以轨道平面一定经过地球中心对于圆轨道：地心位于其圆心；对于椭圆轨道：地心位于一个焦点上。

14/29探究问题一：思索与讨论、如图所表示，A、B、C、D四条轨道中能够作为卫星轨道是哪一条？提醒：卫星作圆周运动向心力必须指向地心ABCD15/2916/29同时卫星问题：你能否形象描述它轨道？17/291、只能分布在一个确定赤道轨道上。2、周期与地球自转周期相同:T＝24h。3、角速度ω与地球自转角速度相同。4、离地面高度:h=36000km。

5、线速度:v=3.1km/s。特点：定轨道、定周期、定角速度、定高度、定线速度同时卫星特点18/29h练习：求同时卫星离地面高度地球同时卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h？

19/29同时卫星线速度解：万有引力提供向心力故=由此解出v=将地球质量 M及 轨道半径r带入20/29h=3.6×107mr=4.26×107mv=3.1km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=85分钟同时卫星近地卫星月球近地卫星、同时卫星、月球三者比较21/29比较赤道上某一点、近地卫星、同时卫星T、ω、v、a向22/293颗同时卫星可实现全球覆盖1.同时卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同时卫星即可。2.为了同时卫星之间不相互干扰，大约3°左右才能放置1颗，这么地球同时卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一个资源。23/29怎样发射同时卫星？24/29同时卫星变轨时各参量比较v1v3v2A>v1v3>v2Bv1>v3v2A>v1>v3>v2Bv2AAv2BB速度关系：25/29同时卫星变轨时各参量比较v1v3v2AAv2BB加速度关系：a1A=a2A>a2B=a3B周期关系：T3>T2>T126/29凡是人造卫星问题都可从以下关系去列运动方程，即:重力=万有引力=向心力27/292、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，以下相关数据之比正确是()A、周期之比T1∶T2=3∶1

B、线速度之比v1∶v2=3∶1C、向心力之比F1∶F2=1∶9

D、向心加速度之比a1∶a2