宇宙航行課件

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：l1.了解衛(wèi)星的發(fā)射的相關(guān)知識及我國衛(wèi)星發(fā)射的情況。.l2.了解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系.l3.知道三個宇宙速度的含義,會推導(dǎo)第一宇宙速度.一一. .宇宙速度宇宙速度l問題：問題： 拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月球沒有落下來？拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月球沒有落下來？ l牛頓的思考與假設(shè)：牛頓的思考與假設(shè)： 拋出物體的速度越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將拋出物體的速度越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現(xiàn)什么結(jié)果？會出現(xiàn)什么結(jié)果？簡化的衛(wèi)星發(fā)射過程簡化的衛(wèi)星發(fā)射過程物體不落回地面，那么它將環(huán)繞地球表面做圓周運動，所受的地球引力物體不落

2、回地面，那么它將環(huán)繞地球表面做圓周運動，所受的地球引力恰好提供物體做圓周運動的向心力恰好提供物體做圓周運動的向心力一一. .宇宙速度宇宙速度l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？運動，不會落下來？(已知已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球質(zhì)量地球質(zhì)量M=5.891024kg, 地球半徑地球半徑R=6400km) rmvrGMm22rGMv 代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)G=6.6710-11Nm2/kg2，地球質(zhì)量，地球質(zhì)量M=5.981024kg，地球半徑，地球半徑R=6.4106m，得，得 v=7.9k

3、m/s思考一下，還有沒有別的計算方思考一下，還有沒有別的計算方法能夠計算第一宇宙速度？法能夠計算第一宇宙速度？這個速度就叫這個速度就叫第一宇宙速度第一宇宙速度一一. .宇宙速度宇宙速度l在地球表面，萬有引力等于重力，所以第一宇宙速度還可以這樣來算rvmrGMm22mgrGMm2rvmmg2grv 一、宇宙速度一、宇宙速度 1、第一宇宙速度 v v1 1=7.9km/s=7.9km/s說明：說明：（）第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，（）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發(fā)射速度低于它，衛(wèi)星將落回地面而不能繞地球運轉(zhuǎn)；運轉(zhuǎn)；（）等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在

4、地球表面附（）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；近作勻速圓周運動；它是人造衛(wèi)星在地面附近繞繞地球做勻速圓周運動所必須具備的速度 一一. .宇宙速度宇宙速度l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 討論：它為什么是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻討論：它為什么是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的最大速度，發(fā)射的最小速度。速圓周運動的最大速度，發(fā)射的最小速度。n討論：討論： （1 1）如果大于）如果大于7.9km/s7.9km/s，而小于，而小于11.2km/s11.2km/s，衛(wèi)星將，衛(wèi)星將怎么運動怎么運動?（2) 如果大于如果大于11.2k

5、m/s11.2km/s，而小于，而小于16.7km/s16.7km/s，衛(wèi)星將，衛(wèi)星將怎么運動怎么運動? (3) (3)如果大于如果大于16.7km/s16.7km/s，衛(wèi)星將，衛(wèi)星將怎么運動？怎么運動？一一. .宇宙速度宇宙速度 當(dāng)物體的速度等于或大于當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時，衛(wèi)星就會脫離地球時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行，這個速度叫做第二宇宙速度，的引力，不再繞地球運行，這個速度叫做第二宇宙速度，也叫脫離速度。也叫脫離速度。這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太這是衛(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)射速度陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度如果人造

6、天體的速度如果人造天體的速度大于大于11.2km/s而小于而小于16.7km/s，則它的運行軌道相對于太，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陽將是橢圓，太陽就成為該橢圓軌道的一個焦點l當(dāng)衛(wèi)星的速度等于或者大于當(dāng)衛(wèi)星的速度等于或者大于16.7km/s,則這個時候衛(wèi)則這個時候衛(wèi)星會脫離太陽的引力，不再繞太陽運行，而是飛到太星會脫離太陽的引力，不再繞太陽運行，而是飛到太陽系意外的地方，這個速度叫做第三宇宙速度，也叫陽系意外的地方，這個速度叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速逃逸速度。三個宇宙速度示意圖三個宇宙速度示意圖宇宙速度小結(jié)宇宙速度小結(jié)1 1、第一宇宙速度：、第一宇宙速度

7、：V1=7.9km/s地球2 2、第二宇宙速度、第二宇宙速度V2=11.2km/sV3=16.7km/s3 3、第三宇宙速度、第三宇宙速度17.9/GMvkm sR17.9/vgRkm s法二：211.2/vkm s316.7/vkm s人造行星人造行星人造恒星人造恒星人造衛(wèi)星人造衛(wèi)星skmvskm/2 .11/9 . 7第一宇宙速度的計算第一宇宙速度的計算l訓(xùn)練1：假設(shè)地球的質(zhì)量不變，而地球的半徑增大到原來的2倍，那么發(fā)射人造衛(wèi)星的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來的幾倍？l訓(xùn)練2：某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t物體以速率v落回手中，已知該星球的半徑為R,求這星球上的第一宇宙速度。探

8、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？abc提示：衛(wèi)星作圓周運動的向心力必須指向地心衛(wèi)星的軌道必須是以地心為圓心的圓周軌道衛(wèi)星的軌道必須是以地心為圓心的圓周軌道二二. .衛(wèi)星運行規(guī)律衛(wèi)星運行規(guī)律22mrrGMm3rGMrTmrGMm2224rmvrGMm22rGMv (2)根據(jù)萬有引力提供向心力的規(guī)律根據(jù)萬有引力提供向心力的規(guī)律GMrT324rv131r3rT marGMm22rGMa 21ra 思考：對于繞地球運動的同一人造衛(wèi)星：思考：對于繞地球運動的同一人造衛(wèi)星：（1 1）離地面越高，向心力越）離地面越高，向心力越 （2 2）離地面越高，線速

9、度越）離地面越高，線速度越（3 3）離地面越高，周期越）離地面越高，周期越（4 4）離地面越高，角速度越）離地面越高，角速度越（5 5）離地面越高，向心加速度越）離地面越高，向心加速度越小小大大小小小小小小二二. .衛(wèi)星運行規(guī)律衛(wèi)星運行規(guī)律 高軌、低速（線速度、角速度和加速度）周期長高軌、低速（線速度、角速度和加速度）周期長二二. .衛(wèi)星運行規(guī)律衛(wèi)星運行規(guī)律鞏固訓(xùn)練鞏固訓(xùn)練1.人造地球衛(wèi)星在圓形軌道上環(huán)繞地球運行時有：人造地球衛(wèi)星在圓形軌道上環(huán)繞地球運行時有： A軌道半徑越大，速度越小，周期越長軌道半徑越大，速度越小，周期越長 B軌道半徑越大，速度越大，周期越短軌道半徑越大，速度越大，周期越短

10、 C軌道半徑越大，速度越大，周期越長軌道半徑越大，速度越大，周期越長 D軌道半徑越小，速度越小，周期越長軌道半徑越小，速度越小，周期越長2.如圖所示，衛(wèi)星如圖所示，衛(wèi)星A，B，C在相隔不遠的不同軌道上，在相隔不遠的不同軌道上，以地球為中心做勻速圓周運動，且運動方向相同。若在以地球為中心做勻速圓周運動，且運動方向相同。若在某時刻恰好在同一直線上，則當(dāng)衛(wèi)星某時刻恰好在同一直線上，則當(dāng)衛(wèi)星B經(jīng)過一小短時間，經(jīng)過一小短時間，下列關(guān)于三個衛(wèi)星的位置說法中正確的是下列關(guān)于三個衛(wèi)星的位置說法中正確的是 A三個衛(wèi)星的位置仍在一條直線上三個衛(wèi)星的位置仍在一條直線上 B衛(wèi)星衛(wèi)星A位置超前于位置超前于B，衛(wèi)星，衛(wèi)星

11、C位置滯后于位置滯后于B C衛(wèi)星衛(wèi)星A位置滯后于位置滯后于B，衛(wèi)星，衛(wèi)星C位置超前于位置超前于B D由于缺少條件，無法比較它們的位置由于缺少條件，無法比較它們的位置三三. .夢想成真夢想成真l1957年年10月月4日，世界上第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功日，世界上第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功l1961年年4月月12日，蘇聯(lián)空軍少校加加林進入了東方一號載人飛日，蘇聯(lián)空軍少校加加林進入了東方一號載人飛船，火箭點火起飛繞地球飛行一圈，歷時船，火箭點火起飛繞地球飛行一圈，歷時108min，然后重返大，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類進入太空的豐碑。氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類進入太空的豐碑。l19

12、69年年7月月16日日9時時32分，阿波羅分，阿波羅11號成功登臨月球，載人航號成功登臨月球，載人航天技術(shù)迅速發(fā)展。天技術(shù)迅速發(fā)展。l1992年，中國載人航天工程正式啟動。年，中國載人航天工程正式啟動。2003年年10月月15日日9時，時，我國神舟五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國我國神舟五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國第一位航天員楊利偉送入太空。第一位航天員楊利偉送入太空。l2005年的神舟六號，年的神舟六號，2008年的神舟七號以及后來的神舟八號、年的神舟七號以及后來的神舟八號、神舟九號、嫦娥一號、二號的成功發(fā)射無一不說明了我國航天神舟九號、嫦娥一號、二號的成功發(fā)射無一不說明了