宇宙航行上課用

1、嫦嫦娥娥奔奔月月19571957年年1010月月4 4日，前蘇聯(lián)發(fā)射了日，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星世界上第一顆人造地球衛(wèi)星我國(guó)在我國(guó)在19701970年年4 4月月2020日發(fā)射了日發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星第一顆人造地球衛(wèi)星20032003年年1010月月1515日，神州五號(hào)日，神州五號(hào)載人宇宙飛船發(fā)射升空載人宇宙飛船發(fā)射升空夢(mèng)想成真牛頓的思考與設(shè)想：牛頓的思考與設(shè)想：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。 2、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，理解人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度、角速度及周期與軌道半徑的關(guān)系 3、知道地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)檢查自主學(xué)習(xí)：合作探究 積極思考，發(fā)表自己的見

2、解，你們小組不能少了你的參與！展示： 勇于展示，書寫工整，步驟規(guī)范，展示出優(yōu)秀的自我！點(diǎn)評(píng)： 要求： 理清解題思路，不能盲目上黑板 聲音洪亮，表達(dá)清楚 點(diǎn)評(píng)包括：做的正確與否，做題的規(guī)范程度，書寫等 回答其他同學(xué)的質(zhì)疑 可以請(qǐng)求援助（包括老師）法一：萬(wàn)有引力提供物法一：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力RmvRGMm22 skmsmvRGM/9 . 7/62411104 . 61089. 51067. 6 探究問題一探究問題一：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)：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(lái)？繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？(已知已知=6.6710-

3、11Nm2/kg2 , 地球質(zhì)量地球質(zhì)量M=5.891024kg, 地球半徑地球半徑R=6400km) 法二：重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力法二：重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Rvmmg2 skmsmgRv/9.7/104.68.96 rTmrmrmvrMmG222224 一衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心一衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供力由萬(wàn)有引力提供: :探究問題二探究問題二n說(shuō)明：說(shuō)明：(1)如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，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(yùn)轉(zhuǎn)；衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；(2)等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表等于這個(gè)速

4、度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；一宇宙速度一宇宙速度1. 第一宇宙速度（環(huán)繞速度）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(yùn)它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具備的速度動(dòng)所必須具備的速度 (3)如果大于如果大于7.9km/s，而小于而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn) v2=11.2 km/s2. 第二宇宙速度（脫離速度）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(yáng)運(yùn)行這是衛(wèi)星掙脫地球的引

5、力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度的人造行星的最小發(fā)射速度如果人造天體的速度大于如果人造天體的速度大于11.2km/s而小于而小于16.7km/s，則它的運(yùn)行軌道相對(duì)于太陽(yáng)將是橢圓，則它的運(yùn)行軌道相對(duì)于太陽(yáng)將是橢圓，太陽(yáng)就成為該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)太陽(yáng)就成為該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)v3=16.7km/s3. 第三宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度（逃逸速度）這是衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射這是衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度速度如果人造天體具有這樣的速度，就可以如果人造天體具有這樣的速度，就可以擺脫地球和太陽(yáng)引力的束縛而飛到太陽(yáng)擺脫地球和太陽(yáng)引力的束縛而飛到太陽(yáng)系外了系外了探究問題二：

6、探究問題二：(1) 如圖所示，如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？星軌道的是哪一條？abc提示提示：衛(wèi)星作圓周：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力必須運(yùn)動(dòng)的向心力必須指向地心指向地心(2) 這三條軌道中哪一條軌道中的衛(wèi)星可能和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？地球自轉(zhuǎn)同步？已知地球的半徑是已知地球的半徑是6400km，地球自轉(zhuǎn)的周期，地球自轉(zhuǎn)的周期24h，地球的，地球的質(zhì)量質(zhì)量5.891024kg，引力常量，引力常量=6.6710-11Nm2/kg2 ，若，若要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求：要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求： （1）地球同步衛(wèi)星的離地面高度）

7、地球同步衛(wèi)星的離地面高度h （2）地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度）地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v結(jié)論：結(jié)論： 地球同步衛(wèi)星必地球同步衛(wèi)星必須發(fā)射在赤道正上方須發(fā)射在赤道正上方的固定高度，并且以的固定高度，并且以固定的速度環(huán)繞地球固定的速度環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。做圓周運(yùn)動(dòng)。 探究問題二：探究問題二：(1) 如圖所示，如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？星軌道的是哪一條？abc提示提示：衛(wèi)星作圓周：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力必須運(yùn)動(dòng)的向心力必須指向地心指向地心(2) 這三條軌道中哪一條軌道中的衛(wèi)星可能和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？地球自轉(zhuǎn)同步？1957年年1

8、0月月4日，前蘇聯(lián)發(fā)射了日，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星世界上第一顆人造地球衛(wèi)星我國(guó)在我國(guó)在1970年年4月月20日發(fā)射了日發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星第一顆人造地球衛(wèi)星2003年年10月月15日，神州五號(hào)載日，神州五號(hào)載人宇宙飛船發(fā)射升空人宇宙飛船發(fā)射升空22MmvGmrr2224MmGmrrT22MmGmrr2M mGm arGMvr3GMr2 34rTGM2GMar23gRr2324rTgR22gRar2gRvr2M mm gGR2M mm gGR黃金代換黃金代換小小大大小小小小小小思考思考：對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越）離地面越高，向心力越 （2）離地面越高，線速度越）離地面越高，線速度越（3）離地面越高，周期越）離地面越高，周期越（4）離地面越高，角速度越）離地面越高，角速度越（5）離地面越高，向心加速度越）離地面越高，向心加速度越地球同步衛(wèi)星 所謂地球同步衛(wèi)星，是指相對(duì)于地面靜止的，和地球具有相同周期的衛(wèi)星，T=24h。有一衛(wèi)星的向心力由地球的引力提供，所有衛(wèi)星的軌道平面一定過(guò)地心，所有同步衛(wèi)星必須位于赤道上方距地面高h(yuǎn)處，且h一定。探究問題三：探究問題三：小結(jié) 學(xué)科班長(zhǎng)小結(jié)本