倪向新宇宙航行課件

第五節(jié)宇宙航行

高一物理備課組2013年4月11日

兩條基本思路2、萬有引力提供向心力知識回顧1、萬有引力等于重力請同學們寫出衛(wèi)星v、ω、an以及T的大小:1、計算公式：2、計算結果：計算公式：計算結果：結論：軌道半徑大的衛(wèi)星，線速度

小

，角速度

小

，向心加速度

小

，周期

大

。（填“大”“小”）人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，它需要的向心力是由誰提供的？設地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m，衛(wèi)星到地心的距離為r,衛(wèi)星運動的速度為v，請你用學過的知識推導出衛(wèi)星在軌道上運動速度v的表達式。若M地=5.98×1024kg,r＝R地=6.40×106m，

計算出運動速度的大?。禾骄?/p>

【問題一】至少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？

思路一：由于衛(wèi)星運動所需的向心力是由萬有引力提供思路二：重力提供物體作圓周運動的向心力(若已知地表重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km) (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？ (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？學生思考：歸納提升1、發(fā)射速度2、宇宙速度3、運行速度：（1）勻速圓周運動的速度（2）橢圓軌道上的速度4、三種速度間的關系：

當堂訓練1、以下說法正確的是（）

A、第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運的速度

B、第一宇宙速度是使物體成為一顆人造衛(wèi)星理論上最小發(fā)射速度

C、在地面附近發(fā)射衛(wèi)星，如果發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運行的軌跡就是橢圓

D、紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)的“吳健雄星”直徑為32km，密度與地球相同，則該小行星的第一宇宙速度大小約為20m/s

E、以地心為焦點的橢圓軌道2、可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其軌道面（）

A、與地球表面上某一緯度線（非赤道）是共面同心圓；

B、與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面同心圓；

C、與地球表面上的赤道線是共面同心圓，且衛(wèi)星相對地球表面靜止；

D、與地球表面上的赤道線是共面同心圓，但衛(wèi)星相對地球表面運動；

針對性練習ABCD下列軌道中不可能是衛(wèi)星繞地球運行的軌道的是（）D3、關于第一宇宙速度，下列說法不正確的是………………（）

A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度

B.它等于人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運行速度

C.它是能使衛(wèi)星在近地軌道運動的最小發(fā)射速度

D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時的近地點速度

地球同步衛(wèi)星相對于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星，同步衛(wèi)星有以下幾個特點：1.運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致2.運轉(zhuǎn)T,與地球自轉(zhuǎn)T,相同T＝24h.3.軌道平面在赤道平面上，即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方．4.高度固定不變離地高度H=36000KM．所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑r、環(huán)繞速度v、角速度ω及向心加速度a的大小均相同探究二★★★

★1、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火使其沿橢圓軌道2運行；最后再次點火將其送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于P點，2、3相切于Q點。當衛(wèi)星分別在1、2、3上正常運行時，以下說法正確的是（）A、在軌道3上的速率大于1上的速率B、在軌道3上的角速度小于1上的角速度C、在軌道2上經(jīng)過Q點時的速率等于在軌道3上經(jīng)過Q點時的速率D、在軌道1上經(jīng)過P點時的加速度等于在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度QP2·31BD5．同步衛(wèi)星離地心的距離為，運行速度為，加速度，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度第一宇宙速度為，地球的半徑為，則（）A．B．c．D．

．

6、已知地球的半徑是6400km，地球自轉(zhuǎn)的周期24h，地球質(zhì)量5.89×1024kg,引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2,若要發(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h.

(2)地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v.結論：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。（1）在赤道平面內(nèi)（2）周期一定T=24h（3）高度一定360km空間站實際上就是一個載有人的人造衛(wèi)星，那么，地球上的人如何登到空間站，空間站上的人又如何返回地面？這些活動都需要通過宇宙飛船來完成，這就存在一個宇宙飛船與空間站對接的問題。思考：能否把宇宙飛船先發(fā)射到空間站的同一軌道上，再通過加速去追上空間站實現(xiàn)對接呢？三、宇宙飛船與空間站對接7、宇宙飛船和軌道空間站在同一軌道上運動若飛船想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的方法是：()A．飛船加速直到追上B．飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站，完成對接C．飛船加速至一個較高軌道再減速追上空間站，完成對接D．無論飛船采取何種措施，均不能與空間站對接B“高軌低速長周期”四、衛(wèi)星的運行規(guī)律極地軌道一般軌道赤道軌道所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓（或橢圓）軌道上平面立體赤道平面已知：地球質(zhì)量M，半徑R，衛(wèi)星距地面高度h，引力常量G.請你利用已學的知識，探究衛(wèi)星繞地球的運行速度v、周期T與高度h的關系.月球月球軌道地球地月轉(zhuǎn)移軌道點火加速減速制動月球探測衛(wèi)星發(fā)射課堂練習[例1]我國發(fā)射的探月衛(wèi)星“嫦娥一號”的軌道半徑是圓形的，且貼近月球表面。已知月球質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/80，月球的半徑約為地球半徑的1/4，地球第一宇宙速度約為7.9km/s，求“嫦娥一號”探月衛(wèi)星繞月球運行的速率？[例2]如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運行的三顆人造地球衛(wèi)星，a、b質(zhì)量相同，且小于c的質(zhì)量，則（