高中物理必修二6-5宇宙航行.ppt

宇宙航行,拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？衛(wèi)星、月亮沒有落下來必須具備什么條件？,問題：,牛頓人造衛(wèi)星原理圖,牛頓的設(shè)想過程,法一：萬有引力提供物體作圓周運動的向心力,探究問題一：以多大的速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運動，不會落下來？(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球質(zhì)量M=5.891024kg, 地球半徑R=6400km),（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）,一 宇宙速度,1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度） v1=7.9km/s 它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度,說明： （）如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運轉(zhuǎn)；,（）等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動；,（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運行，地心就成為橢圓軌道的一個焦點,、第二宇宙速度（脫離速度）,這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度 如果人造天體的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，則它的運行軌道相對于太陽將是橢圓，太陽就成為該橢圓軌道的一個焦點,v2=11.2 km/s,3、第三宇宙速度（逃逸速度）,這是衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度 如果人造天體具有這樣的速度，就可以擺脫地球和太陽引力的束縛而飛到太陽系外了,v3=16.7 km/s,各種各樣的衛(wèi)星,探究問題二：人造衛(wèi)星的軌道,（1）如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪幾條？,提示：衛(wèi)星作圓周運動的向心力必須指向地心,（2）這三條軌道中哪一條軌道中的衛(wèi)星可能和地球自轉(zhuǎn)同步？,課堂練習(xí)：人造衛(wèi)星的運行規(guī)律 衛(wèi)星的繞行速度v 、角速度 、周期T與軌道半徑 r 的關(guān)系,1、繞行速度v與r的關(guān)系,2、角速度與r的關(guān)系,3、周期T與r的關(guān)系,不同高度的衛(wèi)星,課堂練習(xí)：人造衛(wèi)星的運行規(guī)律,線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：,思考：對于繞地球運動的人造衛(wèi)星： （1）離地面越高，向心力越 （2）離地面越高，線速度越 （3）離地面越高，周期越 （4）離地面越高，角速度越 （5）離地面越高，向心加速度越,小,大,小,小,小,二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運行速度,發(fā)射速度與運行速度是兩個不同的概念,（1）發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上升一定的高度，進(jìn)入運動軌道,（2）環(huán)繞速度：是指衛(wèi)星在進(jìn)入運行軌道后繞地球做勻速圓周運動的線速度當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面運行時，運行速度等于第一宇宙速度,注意：衛(wèi)星的實際環(huán)繞速度一定小于發(fā)射速度,（3）發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)的速度是不是同一 速度？發(fā)射速度大說明什么？衛(wèi)星運轉(zhuǎn)速度 大又說明什么？,學(xué)生思考：,（1）將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？ 為什么？,（2）所需要的發(fā)射速度，哪一個更大？為什么？,三、地球同步衛(wèi)星,1. 周期 T = _,24h,2. 軌道平面_,赤道平面,4. R、v、T、an _,3. h =_,36000km,“全部固定”,（如何求？）,相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫做地球的同步衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星,思考：同步衛(wèi)星的哪些物理量是不變的呢？,同步衛(wèi)星又叫靜止軌道衛(wèi)星，通常用作通訊衛(wèi)星,結(jié)論： 地球同步衛(wèi)星必須發(fā)射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度環(huán)繞地球做圓周運動。,第一宇宙速度是最大速度還是最小的速度？,探究問題三：,提示： 同步衛(wèi)星速度：V=9.67102m/s v1=7.9km/s,練習(xí)：求近地衛(wèi)星的周期,我們能否發(fā)射一顆周期為80min的衛(wèi)星嗎？,P,Q,設(shè)在小圓軌道P點處的速度為V1，橢圓軌道P點處的速度為V2，橢圓軌道Q點處的速度為V3,大圓軌道Q點處的速度為V4,試比較四個速度的大小關(guān)系,V2V1V4V3,小