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)星我國在我國在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，神州五號日，神州五號載人宇宙飛船發(fā)射升空載人宇宙飛船發(fā)射升空夢想成真牛頓的思考與設(shè)想：牛頓的思考與設(shè)想：學習目標： 1、知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。 2、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，理解人造衛(wèi)星的運行速度、角速度及周期與軌道半徑的關(guān)系 3、知道地球同步衛(wèi)星的特點檢查自主學習：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！點評： 要求： 理清解題思路，不能盲目上黑板 聲音洪亮，表達清楚 點評包括：做的正確與否，做題的規(guī)范程度，書寫等 回答其他同學的質(zhì)疑 可以請求援助（包括老師）法一：萬有引力提供物法一：萬有引力提供物體作圓周運動的向心力體作圓周運動的向心力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物體，它才會：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？繞地球表面運動，不會落下來？(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動的向心力法二：重力提供物體作圓周運動的向心力Rvmmg2 skmsmgRv/9.7/104.68.96 rTmrmrmvrMmG222224 一衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動所需的向心一衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動所需的向心力由萬有引力提供力由萬有引力提供: :探究問題二探究問題二n說明：說明：(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轉(zhuǎn)；衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運轉(zhuǎn)；(2)等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表等于這個速

4、度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動；面附近作勻速圓周運動；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它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具備的速度動所必須具備的速度 (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行，地心就衛(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成為橢圓軌道的一個焦點 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，成為繞太陽運行這是衛(wèi)星掙脫地球的引

5、力束縛，成為繞太陽運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，則它的運行軌道相對于太陽將是橢圓，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太陽就成為該橢圓軌道的一個焦點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)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射這是衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(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引力的束縛而飛到太陽擺脫地球和太陽引力的束縛而飛到太陽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)星作圓周運動的向心力必須運動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)繞地球做圓周運動。做圓周運動。 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)星作圓周運動的向心力必須運動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)星我國在我國在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，神州五號載日，神州五號載人宇宙飛船發(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：對于繞地球運動的人造衛(wèi)星：對于繞地球運動的人造衛(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地心，所有同步衛(wèi)星必須位于赤道上方距地面高h處，且h一定。探究問題三：探究問題三：小結(jié) 學科班長小結(jié)本