7.4宇宙航行公开课

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,7.4,宇宙航行,敦煌的飞天壁画,外国人的“飞天”梦,飞天之梦的历史,问题,:,地面上抛出的物体,由于受到地球引力的作用,最终都要落回到地面。,1.,月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会落到地面上来,?,问题情境,由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受到的地球引力,(,即重力,),用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来,.,一、牛顿关于卫星的设想,物体做平抛运动时,水平速度越大，飞行的水平距离越远。,2.,若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样,?,试大胆猜想。,由于地球是一个圆球,当平抛的水平初速度足够大时,物体飞行的距离也很大,故物体不能再落回地面,而成为一颗绕地球运转的卫星,.,A,B,C,O,V,0,D,一、牛顿关于卫星的设想,问题,:,问题情境,一、牛顿关于卫星的设想,B,在,1687,年出版的,自然哲学的数学原理,中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面，此时物体就成为人造地球卫星。,v,A,B,C,牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远。,问题,1,：,抛出物体初速度满足什么条件时将不再落回地面而环绕地球做匀速圆周运动呢？,可得,当物体做匀速圆周运动时，地球对物体的万有引力恰好提供向心力，即满足：,问题,2,：,已知,=6.6710,-11,Nm,2,/kg,2,地球质量,M=5.8910,24,kg,地球半径,R=6400km,，这个速度多大呢？,问题,3,：,若已知地球表面重力加速度,g=9.8m/s,2,，地球半径,R=6400km,能否计算物体恰好绕地球做匀速圆周运动的速度呢？请尝试。,物体恰好绕地球做匀速圆周运动时，万有引力等于重力提供物体圆周运动的向心力,可得,结论,：卫星发射成功的最小速度为,二、宇宙速度,1.,第一宇宙速度（,v=7.9km/s,）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。,结论：第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度。,发射速度：卫星在地面附近离开发射装置的初速度，,一旦发射后再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度、进入运动轨道,高轨道卫星与低轨道卫星,相比哪个,运行速度大？为什么,?,结论：第一宇宙速度,是卫星绕地球做圆周运动的,最大运行速度,。,运行速度：卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度,以,7.9Km/s,速度绕地表运行,在该处点火加速,使速度,V7.9Km/s,卫星进入椭圆轨道,由,P,到,Q,速度变小机械能守恒,在该处再次点火加速,但以,v7.9Km/s,进入预定轨道,.,P,Q,卫星的发射过程,发射高轨道困难,原因是发射高轨道卫星时火箭要克服地球对它的引力做更多的功。,发射高轨道卫星困难还是发射低轨道卫星困难？,P,V=7.9km/s,7.9km/sV,v,2,v,3,C.,a,1,a,2,a,3,B.,v,1,v,2,v,3,D.,a,1,a,2,a,3,“T,HANKS”,