14-02-27高一物理宇宙航行(课件).ppt

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1、宇宙航行【问题】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】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？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？牛顿的思考与设想：牛顿人造卫星原理图地球(已知G=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km)【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？法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力【探究问题一】以多大

2、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G=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km)法一：万有引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G=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km)法一：万有引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？(若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400

3、km)(已知G=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km)法二：重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一、宇宙速度1.第一宇宙速度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．(1)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；说明：(1)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；(2)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；说明：(1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到

4、地面而不能绕地球运转；(2)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7.9km/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．说明：v2=11.2km/s2.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．v2=11.2km/s2.第二宇宙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．

5、3.第三宇宙速度v3=16.7km/s3.第三宇宙速度v3=16.7km/s3.第三宇宙速度这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．v3=16.7km/s3.第三宇宙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．【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？abc【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abc【探究问题二】(1)如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫

6、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(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？abc练习：已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球质量5.89×1024kg,引力常量G=6.67×10-11Nm2/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。练习：已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球质量5.89×1024kg,引力常量G=6.

7、67×10-11Nm2/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.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．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．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

8、旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依