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宇 宙 航 行,前置学习：,1.万有引力定律的表达式？ 2.行星运动向心力的来源？ 3.小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨 迹将如何变化？,嫦娥奔月,敦煌飞天的壁画,外国人的 “飞天”梦,抛出的石头会落地，为什么月亮没有落下来?月亮没有落下来必须具备什么条件？,问题一：,牛顿的思考与设想：,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：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力,以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动不落下？(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.891024kg, 地球半径R=6400km),（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）,探究问题一：,一 宇宙速度,1、第一宇宙速度（环绕速度） v1=7.9km/s,说明： （）如果卫星的发射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 ）大于7.9km/s小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心即椭圆轨道的一个焦点,虽然“R大，V小”，但这里V 指绕行速度，而非发射速度。 因为向轨道发射卫星，火箭 要克服地球引力对它做的功。 轨道越高，要克服引力 做功也多，发射速度越大。,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:,发射速度与绕行速度,、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11.2km/s而小于16.7km/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,v2=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,v3=16.7 km/s,一 宇宙速度,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？,提示：卫星作圆周运动的向心力 必须指向地心,各种各样的卫星,按轨道特点常用分类：, 近地卫星 轨道半径即地球半径, 极地卫星 轨道面与赤道面垂直, 地球同步卫星卫星(通讯卫星),T = _,24h,轨道平面_,赤道平面,周期T一定：相对于赤道上某点静止, h =_,36000km, R、v、T、an _,“全部固定”,（如何求？）,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5.891024kg，引力常量=6.6710-11Nm2/kg2 ，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。,19C中叶，俄罗斯学者奥尔科夫斯基指出：用喷气推进的多级火箭，是实现太空飞行的最有效工具。,（适当介绍）,梦想成真,1957年，苏联发射第一颗人造地球卫星。,1969年，阿波罗11号登月。,1992年，中国载人航天工程启动。2003年，神舟五号宇宙飞船成功发射，杨利伟成为我国太空第一人。我国由此成为第三个能够独立开展载人航天活动的国家。,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： v1=7.9km/s（会推导） v2=11.2 km/s v3=16.7 km/s,同步卫星的必须在赤道上空,同步卫星的个数 大约3度角左右才能放置一颗卫星，地球的同 步通讯卫星只能有120颗。可见，空间位置也 是一种资源。,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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