宇宙行(教育精品)

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,*,宇宙航行,英山理工中专杨百元,抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星月亮没有落下来必须具备什么条件？,问题：,牛顿人造卫星原理图,牛顿的思考与设想：,抛出的速度,v,越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？,牛顿的设想过程,法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力,法二：重力提供物体作圆周运动的向心力,探究问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？,(,已知,=6.6710,-11,Nm,2,/kg,2,地球质量,M=5.8910,24,kg,地球半径,R=6400km),（若已知地球表面重力加速度,g=9.8m/s,2,，,R=6400km,）,一宇宙速度,1、第一宇宙速度（环绕速度）,v,1,=7.9km/s,它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具,备的速度,说明：,（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；,（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；,（,3,）如果大于,7.9,km/s,，,而小于,11.2,km/s,，,卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点,、第二宇宙速度,（脱离速度）,这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度,如果人造天体的速度大于11.2,km/s,而小于16.7,km/s，,则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点,v,2,=11.2 km/s,3、第三宇宙速度（逃逸速度）,这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了,v,3,=16.7 km/s,探究问题二：,（,1,）如图所示，,a,、,b,、,c,三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？,a,b,c,提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心,（,2,）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？,课堂练习：,已知地球的半径是,6400km,，地球自转的周期,24h,，地球的质量,5.89,10,24,kg,，引力常量,=6.67,10,-11,Nm,2,/kg,2,，若要发射一颗地球同步卫星，试求：,（,1,）地球同步卫星的离地面高度,h,（,2,）地球同步卫星的环绕速度,v,结论：地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度环绕地球做圆周运动。,二、人造卫星的发射速度和运行速度,发射速度与运行速度是两个不同的概念,（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，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,（2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度,注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度,（,3,）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？,学生思考：,（,1,）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？,（,2,）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？,第一宇宙速度是最大速度还是最小的速度？,探究问题三：,提示：,同步卫星速度：,V=,9.6710,2,m/s,v,1,=7.9km/s,第一宇宙速度是最小的发射速度,也是最大的环绕速度,结论,:,课堂练习：,线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系：,思考：对于绕地球运动的人造卫星：,（,1,）离地面越高，向心力越,（,2,）离地面越高，线速度越,（,3,）离地面越高，周期越,（,4,）离地面越高，角速度越,（,5,）离地面越高，向心加速度越,小,大,小,小,小,能否发射一颗周期为,80min,的人造地球卫星？,课堂练习,:,小结：,一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供,:,二、三种宇宙速度：,v,1,=7.9km/s,（会推导）,v,2,=11.2 km/s,v,3,=16.7 km/s,