《宇宙航行》课件(很好).ppt

知识回顾 两条基本思路 1 万有引力等于重力 2 万有引力提供向心力 中国人的飞天梦 外国人的 飞天 梦 一 宇宙速度 平抛运动演示 让物体做平抛运动初速度逐渐增大 问题情境 思考讨论一 地面上的物体 怎样才能成为人造卫星呢 通过观看动画回答下列问题 1 平抛物体水平初速度逐渐增大 物体的落地点怎样变化 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 越来越远 物体不再落回地面 思考 它将绕地球运动成为地球的一颗卫星 一 宇宙速度牛顿的猜想 牛顿的手稿 想一想 物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢 方法一 由于卫星在地球表面附近环绕 卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供 问题一 设地球的质量为M 绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m 飞行器的速度为v 他到地心的距离为地球半径R 求飞行速度v 若已知地球表面重力加速度g 9 8m s2 R 6400km 方法二 万有引力提供物体作圆周运动的向心力 1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 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 讨论 在地面附近发射飞行器时如果发射速度大于7 9Km S 或者更大时会对飞行器的运行轨道有何影响 如果速度继续增加 达到或大于11 2km s时 它就会克服地球的引力 永远离开地球 成为绕太阳运动的一颗人造行星 如果大于7 9km s 而小于11 2km 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 物体克服地球引力 永远脱离地球的速度 第三宇宙速度 物体挣脱太阳引力 飞出太阳系的速度 逃逸速度 绕地球运动的轨迹就不再是圆 而是椭圆 发射速度越大 椭圆轨道越 扁 第一宇宙速度 物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度 不同天体有各自的第一宇宙速度 如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度 卫星将落回地面 阅读教材并回答 三种宇宙速度 发射速度 二 人造地球卫星运动规律 探究二 将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动 你能推出卫星环绕速度 角速度 周期 向心加速度与轨道半径的关系吗 1 2 3 4 r越大 高 v越小 r越大 越小 r越大 T越大 r越大 an越小 思考 第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是最小速度 r最小 是最大环绕速度 向高轨道发射卫星时 需要的初速度大 因为卫星离开地面向上运动速度会减小 所以发射的轨道越高发射时的初速度就越大 思考讨论三 将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大 哪一个更容易 为什么 注意 宇宙速度均指发射速度 卫星的环绕速度一定小于发射速度 思考 第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还是最小速度 r最小 是最小发射速度 归纳 第一宇宙速度是最小发射速度 也是最大环绕速度 如图所示 A B C D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条 思考 人造地球卫星的运行轨道 人造地球卫星 答案 D 轨道中心 地心 提供向心力 万有引力 所有卫星都在以地心为圆心的圆或椭圆轨道上三类人造地球卫星轨道 赤道轨道 卫星轨道在赤道平面 卫星始终处于赤道上方 极地轨道 卫星轨道平面与赤道平面垂直 卫星通过两极上空 一般轨道 卫星轨道和赤道成一定角度 人造地球卫星的运行轨道 地球同步卫星 问题 你能否形象的描述它的轨道 轨道与赤道重合 卫星位于赤道的正上方的某一高度 如何发射同步卫星 同步卫星 相对于地面静止 公转周期和地球自转周期相同的卫星 1 特点 定周期 T 24h 86400s 定点 相对于地面静止 定轨道 同步卫星轨道必须在赤道上空 定高度 由 定速度 由于同步卫星高度确定 其轨道半径即确定 因此线速度 角速度大小均不变 定加速度 由于同步卫星高度确定 其轨道半径即确定 因此向心加速度大小也不变 2 两颗人造地球卫星质量之比m1 m2 1 2 轨道半径之比R1 R2 3 1 下列有关数据之比正确的是 A 周期之比T1 T2 3 1B 线速度之比v1 v2 3 1C 向心力之比F1 F2 1 9D 向心加速度之比a1 a2 1 9 例题分析 1 人造地球卫星的轨道半径越大 则 A 速度越小 周期越小B 速度越小 加速度越小C 加速度越小 周期越大D 角速度越小 加速度越大 BC D 1999年5月10日 我国成功地发射了 一箭双星 将 风云1号 气象卫星和 实验5号 科学实验卫星送入离地面870km的轨道 已知地球半径为6400km 这两颗卫星的运动速度约为 A 11 2km sB 7 9km sC 7 4km sD 2 1km s C 例题分析 1 第一宇宙速度 环绕速度 V1 它是人造地球卫星的最小发射速度 也是地球卫星环绕地球运行的最大速度 2 如果卫星的发射速度 第一宇宙速度 卫星将落到地面而不能绕地球运转 这个速度卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动 如果 这个速度 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 填 大于 小于 或 等于 7 9km s 小于 等于 大于 练习 2 同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星 关于同步卫星的说法中正确的是 A 它可以在地面上任一点的正上方 且离地心的距离可按需要选择不同值B 它可以在地面上任一点的正上方 但离地距离是一定的C 它只能在赤道的正上方 但离地心的距离可按需要选择不同值D 它只能在赤道的正上方 且离地心的距离是一定的 D 3 关于第一宇宙速度 下面说法正确的是 A 它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B 它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C 它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D 它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度 BC 1 宇宙速度第一宇宙速度 V1 7 9km s 卫星刚好能在地表附近作圆周运动第二宇宙速度 V2 11 2km s 卫星挣脱地球引力束缚第三宇宙速度 V3 16 7km s 卫星挣脱太阳引力束缚 小结 2 同步卫星 在赤道上方与地面相对静止 所有物理量都是定值 唯有质量可以变化 为梦想而努力