物理：65《宇宙航行》課件(人教版必修二)

2、石頭拋出后會(huì)落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？石頭拋出后不落下來必須具備什么條件？1、平時(shí)拋出石頭時(shí)，如果拋出的速度v越大時(shí)，落地點(diǎn)越遠(yuǎn)。如果平拋的初速度不斷增大，將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？思考：300多年前，牛頓提出設(shè)想地面上的物體，怎樣才能離開地球問題：？人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它需要的向心力是由誰提供的？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,衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度為v，請(qǐng)你用學(xué)過的知識(shí)推導(dǎo)出衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)速度v的表達(dá)式。若M地=5.98×1024kg,r＝R地=6.40×106m，并計(jì)算出運(yùn)動(dòng)速度的大小。探究

【探究問題一】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？

思路一：由于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由萬有引力提供的，所以對(duì)于靠近地面的衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的r近似等于地球半徑R，把r用地球半徑R代入，可以求出：意義：顯然要使所有人造地球衛(wèi)星發(fā)射到地球上空不掉下來,發(fā)射的速度不能低于這個(gè)速度,不然會(huì)由于地球的引力大于所需的向心力而會(huì)使物體掉下來。這個(gè)速度是所有人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，又是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度！(若已知地表重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km)

思路二：重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力一、宇宙速度

(1)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)；

(2)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)；

(3)如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)．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．說明：1.第一宇宙速度v1=7.9km/s若發(fā)射的速度大于v=7.9km/s會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?探究意義：以這個(gè)速度發(fā)射，物體剛好能克服地球的引力作用，永遠(yuǎn)的離開地球而繞太陽運(yùn)動(dòng)。也叫脫離速度。注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡不是圓，而是橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行，成為人造行星。2.第二宇宙速度v2=11.2km/s意義：以這個(gè)速度發(fā)射，物體剛好能擺脫太陽引力的束縛而飛到太陽系以外，也叫逃逸速度。注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。v3=16.7km/s3.第三宇宙速度二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個(gè)不同的概念．

(1)發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時(shí)的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升一定的高度，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軌道．

(2)運(yùn)行速度：是指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度．當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度.注意:衛(wèi)星的實(shí)際環(huán)繞速度一定小于發(fā)射速度.①宇宙速度均指發(fā)射速度②第一宇宙速度是在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度問題:如圖衛(wèi)星ａ與ｂ哪個(gè)的環(huán)繞速度大？發(fā)射它們時(shí)哪個(gè)的發(fā)射速度大？哪個(gè)周期大？衛(wèi)星a的發(fā)射速度比b的大結(jié)論：衛(wèi)星a的環(huán)繞速度比b的小衛(wèi)星a的環(huán)繞周期比b的大探究問題:衛(wèi)星環(huán)繞速度、周期Ｔ、角速度ω與軌道半徑ｒ（ｒ＝Ｒ＋ｈ）間是何關(guān)系？1、線速率：2、角速度：3、周期：結(jié)論：ｒ越大，Ｖ越小、ω越小、Ｔ越大探究思考：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（2）離地面越高，線速度越（3）離地面越高，周期越（4）離地面越高，角速度越（5）離地面越高，向心加速度越小大小小小向高軌道發(fā)射衛(wèi)星與發(fā)射近地衛(wèi)星相比哪個(gè)難度大？哪個(gè)需要的發(fā)射速度大？為什么？高軌道衛(wèi)星與近地衛(wèi)星相比哪個(gè)運(yùn)行速度大？為什么？注意：人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個(gè)不同的概念運(yùn)行速度

指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度發(fā)射速度

指被發(fā)射物體離開地面時(shí)的速度V1=7.9km/s（第一宇宙速度）最小發(fā)射速度最大運(yùn)行速度人造衛(wèi)星的r大,需要的v發(fā)射大；而v運(yùn)行卻小練習(xí)：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、人造衛(wèi)星1.軌道中心

地心2.________提供向心力萬有引力3.R越大，T_____，V_____，ω_____，an_______越大越小越小越小F1F2F3赤道平面北南東西地球同步衛(wèi)星三、地球同步衛(wèi)星1.周期T=_______24h2.軌道平面___________赤道平面4.R、v、ω、T、an_______________3.h=_________36000km“全部固定”（如何求？）地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)：“四個(gè)一定”（1）周期一定：T=24h（2）高度一定:在赤道上空處（3）速率一定：線速度v＝3.1km／s（4）軌道平面一定：與地球赤道平面共面。h=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較1957年10月，原蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星衛(wèi)星重83.6kg，每96min繞地球飛行一圈夢(mèng)想成真幾年之后，1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了東方一號(hào)載人飛船。實(shí)現(xiàn)了人類第一次進(jìn)入太空。他的非凡勇氣，鼓舞了更多人為航天事業(yè)奮斗?；鸺c(diǎn)火起飛，飛船繞地球飛行一圈，歷時(shí)108分，然后重返大氣層，安全降落在地面，鑄就了人類進(jìn)入太空的豐碑。夢(mèng)想成真航天飛機(jī)資料：可重復(fù)使用的用運(yùn)載火箭發(fā)射的飛行器，用于進(jìn)入地球軌道，在地球與軌道航天器之間運(yùn)送人員和物資，并滑翔降落于地面。1984年4月12日，第一架航天飛機(jī)哥倫比亞號(hào)發(fā)射成功。夢(mèng)想成真

2003年2月1日，哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在重返地面的過程中突然發(fā)生解體燃燒，航天飛機(jī)上的七名宇航員，包括六名美國人及一名以色列人全部遇難。無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設(shè)了人類通往宇宙的道路夢(mèng)想成真

1975年，返回式遙感衛(wèi)星，中國第一顆返回式衛(wèi)星，用于對(duì)地觀測(cè)，運(yùn)行三天后按計(jì)劃返回地面；中國是第三個(gè)掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的國家。1970年，“東方紅”1號(hào)，中國第一顆人造衛(wèi)星。中國是第五個(gè)能自行發(fā)射衛(wèi)星的國家。中國航天夢(mèng)想成真飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)．這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢(mèng)想，標(biāo)志著中國成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

1992年，中國載人航天工程正式啟動(dòng)．2003年10月15日9時(shí)，我國“神舟”五號(hào)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人太空．夢(mèng)想成真

盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對(duì)于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對(duì)于宇宙之久長，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕……

宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？……

愛因斯坦曾經(jīng)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