宇宙航行+高一下学期物理人教版必修第二册

第七章

万有引力与宇宙航行第四节

宇宙航行牛顿力学牛顿运动定律万有引力定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律万有引力定律万有引力定律的成就宇宙航行天和核心舱航天器如何进入太空？谁在驾驶它？它的运行有怎样的规律呢？运行速度？卫星发射v一、宇宙速度问题1：近地卫星绕地球运动时受哪些力的作用？问题2：是否需要考虑太阳对它的引力？问题3：你能估算出近地卫星的绕行速度吗？(已知G=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量m地=5.98×1024kg,地球半径R=6400km)F万由牛顿第二定律得：一、宇宙速度轨道半径近地卫星，可认为在“地面附近”飞行r≈R≈7.9km/s这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度vF万rR7.9km/sABCv如图所示，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。你知道这个速度究竟有多大吗？7.9km/s一、宇宙速度vF万rR忽略地球自转G=F万≈7.9km/s（g取9.8m/s2）一、宇宙速度归纳：物体在中心天体附近绕其做匀速圆周运动时的速度？方法一：根据万有引力提供物体运动所需的向心力方法二：重力提供向心力一、宇宙速度第一宇宙速度：v1=7.9km/sv=7.9km/s问题4：若飞行器发射速度大于7.9km/s,会怎样？圆椭圆7.9km/s＜v＜11.2km/sv=11.2km/s第二宇宙速度：v2=11.2km/s第三宇宙速度：v3=16.7km/sv=16.7km/s人造地球卫星最小发射速度逃离地球引力束缚的最小发射速度脱离太阳引力束缚的最小发射速度二、人造地球卫星中国航天之父：钱学森1970年4月24日“东方红一号”1957年10月4日北斗导航系统二、人造地球卫星同步卫星：与地球自转周期相同二、人造地球卫星赤道轨道极地轨道一般轨道静止卫星：与地球自转周期相同运行方向自西向东赤道轨道相对地面静止的卫星静止卫星：指相对地面静止的卫星二、人造地球卫星轨道自西向东与赤道平面重合运转方向周期T=24h问题：能否利用静止卫星的周期计算出其离地高度？hR≈5.6R≈36000km二、人造地球卫星问题：能否利用静止卫星的周期计算出其离地高度？hRh≈5.6R≈36000kmv、ω确定an确定v、ω二、人造地球卫星静止卫星与赤道平面重合T=24h自西向东36000km3.1×103m/s0.23m/s2周期轨道运转方向离地高度线速度向心加速度静止卫星6“定”2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的下列说法正确的是()A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的

倍B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9km/s

C.核心舱在轨道上飞行的周期小于24h

D.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小练习AC2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的下列说法正确的是()A.核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的

倍B.核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9km/s

C.核心舱在轨道上飞行的周期小于24hD.后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小AC近地卫星7.9km/sr越大v越小r轨=17/16Rr近=R静止卫星24hr静=6.6Rr越小T越小r轨=17/16Rr轨=17/16R问题：人造地球卫星有哪些用途？“风云4号”气象卫星全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”月地通信中继卫星“鹊桥号”“高分7号”立体测绘卫星三、载人航天与太空探索1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。铸就了人类首次进入太空的丰碑。1969年7月16日9时32分，阿波罗11号飞船成功登月。7月20日下午10时56分，指挥长阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面。中国航天发展史三、载人航天与太空探索神舟八号神舟飞船三、载人航天与太空探索探月工程火星探测嫦娥三号”天问一号”“祝融号”三、载人航天与太空探索课堂总结宇宙航行宇宙