高中物理 6_5 宇宙航行課件 新人教版必修22.ppt

6 5 宇宙航行 嫦娥奔月 敦煌飛天的壁畫 外國(guó)人的 飛天 夢(mèng) 法一 萬有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 法二 在地面附近 重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 問題一 以多大的速度拋出這個(gè)物體 它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng) 不會(huì)落下來 已知 6 67 10 11Nm2 kg2 地球質(zhì)量M 5 89 1024kg 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v1 7 9km s 說明 第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度 發(fā)射速度低于它 衛(wèi)星將落回地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn) 等于這個(gè)速度 衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng) 4 如果衛(wèi)星發(fā)射速度大于7 9km s 而小于11 2km s 衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行 2 第二宇宙速度 大小 v 11 2km s 當(dāng)物體的速度大于或等于11 2km s時(shí) 它就會(huì)克服地球的引力 永遠(yuǎn)離開地球 3 第三宇宙速度 大小 v 16 7km s 如果物體的速度大于或等于16 7km s 物體就能擺脫太陽引力的束縛 飛到太陽系以外 概念辨析發(fā)射速度和運(yùn)行速度 1 發(fā)射速度 是指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時(shí)的速度 2 運(yùn)行速度 是指衛(wèi)星進(jìn)入軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度 r v 近地衛(wèi)星 其它衛(wèi)星 宇宙速度均指發(fā)射速度 第一宇宙速度為在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度 也是環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度 例1 發(fā)射一顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星 如果它的軌道半徑是地球半徑的4倍 它的軌道速度是第一宇宙速度的多少倍 解 由萬有引力提供衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力得設(shè)第一宇宙速度為v1 衛(wèi)星的軌道速度為v2它的軌道速度是第一宇宙速度的0 5倍 練習(xí)1 A星球的第一宇宙速度為9km s 已知B星球的質(zhì)量是A星球質(zhì)量的1 81 A星球半徑是B星球半徑的4倍 則在B星球上發(fā)射 近地衛(wèi)星 的環(huán)繞速度約為多少 解 由由得 例2 關(guān)于第一宇宙速度 下列的說法中正確的是 A 它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B 它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度C 它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D 它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度 BC 練習(xí)2 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 地球 二 人造地球衛(wèi)星 1 軌道中心 地心 2 提供向心力 萬有引力 設(shè)地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m 衛(wèi)星到地心的距離為r 求衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度v 角速度 周期T 加速度an 人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量的關(guān)系 1 線速度 角速度 周期 加速度等 r v r r T 由F引 F向得到 故r越大 T V an 越大 越小 越小 越小 r a 討論 以下人造衛(wèi)星的線速度 周期 角速度 加速度的大小關(guān)系 v1 v2 v3 v4 T1 T2 T3 T4 1 2 3 4 a1 a2 a3 a4 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 又 三顆同步衛(wèi)星作為通訊衛(wèi)星 則可覆蓋全球 例3 同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星 A 它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方 且離地心距離可按需要選擇不同的值B 它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方 但離地心距離是一定的C 它只能在赤道的正上方 但離地心的距離可按需要選擇不同的值D 它只能在赤道的正上方 且離地心的距離是一定的 D 誰為人類邁向太空提供科學(xué)思想 19世紀(jì)中葉俄羅斯學(xué)者齊奧爾科夫斯基 噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭 第一顆人造地球衛(wèi)星何時(shí)何地發(fā)射成功 1957年10月4日蘇聯(lián) 第一艘載人飛船何時(shí)何地發(fā)射成功 1961年4月12日蘇聯(lián)加加林東方一號(hào)載人飛船 人類何時(shí)登上月球 1969年7月16日9時(shí)32分 美國(guó)阿波羅11號(hào)升空 19日進(jìn)入月球軌道 20日下午4時(shí)17分著陸 10時(shí)56分阿姆斯特朗踏上月面 對(duì)個(gè)人來說 這不過是小小的一步 但對(duì)人類而言 卻是巨大飛躍 四 夢(mèng)想成真 神舟八號(hào) 神舟九號(hào) 愛因斯坦曾說過 一個(gè)人最完美和最強(qiáng)烈的情感來自面對(duì)不解之謎 你想加入破解它的行列嗎 一 宇宙速度1 第一宇宙速度v1 7 9km s推導(dǎo)式 2 第二宇宙速度 脫離速度 v2 11 2km s第三宇宙速度 逃逸速度 v3 16 7km s二 同步衛(wèi)星1 周期T 24h2 衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合 7 9km s 7 9km s 1 兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1 m2 1 2 軌道半徑之比R1 R2 3 1 下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是 A 周期之比T1 T2 3 1B 線速度之比v1 v2 3 1C 向心力之比F1 F2 1 9D 向心加速度之比a1 a2 1 9 D 2 如圖所示 a b c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星 下列說法正確的是 A b c的線速度大小相等 且大于a的線速度B b c的向心加速度大小相等 且大于a的向心加速度C c加速可追上同一軌道上的b b減速可等候