廣東省揭陽(yáng)市高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天6.5宇宙航行課件新人教版

嫦娥奔月

敦煌壁畫(huà)——飛天第一頁(yè)第二頁(yè)，共27頁(yè)。300多年前，牛頓提出設(shè)想地面上的物體，怎樣才能離開(kāi)地球？第二頁(yè)第三頁(yè)，共27頁(yè)。解：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力問(wèn)題一：至少要以多大的速度拋出這個(gè)物體，才能使它恰好繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.89×1024kg,地球半徑R=6400km)

說(shuō)明:要使物體恰好繞地球表面運(yùn)動(dòng)而不落下來(lái)，至少要以7.9km/s的速度拋出這個(gè)物體。代入數(shù)據(jù)的v=7.9km/s第三頁(yè)第四頁(yè)，共27頁(yè)。一、宇宙速度

1、第一宇宙速度

v=7.9km/s說(shuō)明：（１）第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度.（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）如果衛(wèi)星發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行．第四頁(yè)第五頁(yè)，共27頁(yè)。

當(dāng)物體的發(fā)射速度等于或大于11.2km/s時(shí)，物體就會(huì)克服地球的引力，不再繞地球運(yùn)行，永遠(yuǎn)離開(kāi)地球。2、第二宇宙速度

v=11.2km/s第五頁(yè)第六頁(yè)，共27頁(yè)。

如果物體的發(fā)射速度等于或大于16.7km/s時(shí)，物體就能擺脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去?！奥眯姓摺?號(hào)探測(cè)器1988年飛出太陽(yáng)系

3、第三宇宙速度

v=16.7km/s第六頁(yè)第七頁(yè)，共27頁(yè)。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？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：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(環(huán)繞速度)

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

指被發(fā)射物體離開(kāi)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)星的運(yùn)行半徑r大,需要的v發(fā)射大；而v運(yùn)行卻小高軌道衛(wèi)星需要的發(fā)射速度較大。高軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度較小。第七頁(yè)第八頁(yè)，共27頁(yè)。FV

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，求衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度v、角速度ω、周期T?二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第八頁(yè)第九頁(yè)，共27頁(yè)。人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律地球同步衛(wèi)星：其r、v、ω、an

均為定值T=24h，第九頁(yè)第十頁(yè)，共27頁(yè)。

練習(xí)1：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？

已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.89×1024kg,地球半徑R=6.37×106m代入數(shù)據(jù)第十頁(yè)第十一頁(yè)，共27頁(yè)。如圖所示，A、B、C、D四條軌道中不能作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？提示：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力必須指向地心，即軌道平面必通過(guò)地心。ABCD思考第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共27頁(yè)。F1F2F3赤道平面同步衛(wèi)星定點(diǎn)于赤道上空！衛(wèi)星軌道平面必通過(guò)地心ABCD第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共27頁(yè)?？偨Y(jié)：運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓。物體掙脫地球引力物體飛出太陽(yáng)系一、宇宙速度v第一宇宙速度：v=7.9km/s物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)7.9km/s﹤v﹤11.2km/s第三宇宙速度：16.7km/s第二宇宙速度：v=11.2km/s最小發(fā)射速度最大運(yùn)行速度第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共27頁(yè)。二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、軌道：衛(wèi)星軌道平面必通過(guò)地心同步衛(wèi)星的軌道與赤道共面2、萬(wàn)有引力提供向心力第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共27頁(yè)。三、夢(mèng)想成真：誰(shuí)為人類(lèi)邁向太空提供科學(xué)思想？19世紀(jì)中葉俄羅斯學(xué)者齊奧爾科夫斯基（噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭）第一顆人造地球衛(wèi)星何時(shí)何地發(fā)射成功？1957年10月4日蘇聯(lián)第一艘載人飛船何時(shí)何地發(fā)射成功？1961年4月12日蘇聯(lián)加加林東方一號(hào)載人飛船人類(lèi)何時(shí)登上月球？1969年7月16日9時(shí)32分，美國(guó)阿波羅11號(hào)升空對(duì)個(gè)人來(lái)說(shuō)，這不過(guò)是小小的一步，但對(duì)人類(lèi)而言，卻是巨大飛躍第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共27頁(yè)。中國(guó)航天事業(yè)1992年載人航天工程正式啟動(dòng)

2003年10月15日9時(shí)，神州5號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星中心成功發(fā)射，將第一位航天員楊利偉送入太空繞行14圈，10月16日6時(shí)23分降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)中國(guó)成為世界上第三個(gè)獨(dú)立開(kāi)展載人航天活動(dòng)的國(guó)家第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共27頁(yè)。神舟六號(hào)發(fā)射升空費(fèi)俊龍聶海勝神舟七號(hào)出艙神七英雄第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共27頁(yè)。

1.(多選)關(guān)于同步衛(wèi)星(它相對(duì)于地面靜止不動(dòng))，下列說(shuō)法中正確的是(

)

A.它一定在赤道上空

B.同步衛(wèi)星的高度和速率是確定的值

C.它運(yùn)行的線(xiàn)速度一定小于第一宇宙速度

D.它運(yùn)行的線(xiàn)速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共27頁(yè)。練習(xí)：2、（雙）如圖所示，地球赤道上的山丘e、近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．設(shè)e、p、q的圓周運(yùn)動(dòng)速率分別為v1、v2、v3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則()．A．v1>v2>v3B．v1<v3<v2C．a(chǎn)1>a2>a3D．a(chǎn)1<a3<a2第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共27頁(yè)。補(bǔ)充第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共27頁(yè)。1、衛(wèi)星從低軌道到高軌道需要：點(diǎn)火加速2、但在高軌道時(shí)速度較小一、衛(wèi)星變軌道第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共27頁(yè)。2013年12月6日17時(shí)47分，嫦娥三號(hào)開(kāi)始實(shí)施近月制動(dòng)，進(jìn)入100公里環(huán)月軌道Ⅰ，12月10日晚21:20分，嫦娥三號(hào)探測(cè)器將再次變軌，從100公里的環(huán)月圓軌道Ⅰ，降低到近月點(diǎn)（B點(diǎn)）15公里、遠(yuǎn)月點(diǎn)（A點(diǎn)）100公里的橢圓軌道Ⅱ，為下一步月面軟著陸做準(zhǔn)備．關(guān)于嫦娥三號(hào)衛(wèi)星下列說(shuō)法正確的是A．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度B．衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，衛(wèi)星中的科考儀器處于失重狀態(tài)C．衛(wèi)星從軌道Ⅰ變軌到軌道Ⅱ，在A(yíng)點(diǎn)應(yīng)加速D．衛(wèi)星在軌道Ⅱ經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度小于在軌道Ⅱ經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共27頁(yè)。3、（雙）發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3,軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),如圖所示.則在衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說(shuō)法正確的是：A、衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率.B、衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度.C、衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度.D、衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度.兩軌道相切點(diǎn)，加速度大小相等，線(xiàn)速度大小不相等第二十三頁(yè)第二十四頁(yè)，共27頁(yè)。二、雙星系統(tǒng)：天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱(chēng)為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可推算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線(xiàn)上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T(mén)，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量.(引力常量為G)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的演化后，兩星的總質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的k倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，則周期變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？第二十四頁(yè)第二十五頁(yè)，共27頁(yè)。三、三星系統(tǒng)：宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng),通?？珊雎云渌求w對(duì)它們的引力作用.已觀(guān)測(cè)到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式:一種是三顆星位于同一直線(xiàn)