高一物理6.5宇宙航行.doc

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1、高一物理6-3-1第六章第5节宇宙航行一、课前练习1.行星运动向心力的来源和关系式？2.v、w、T与轨道半径r的关系3、地球表面重力与万有引力的关系地球质量为M，地球半径为R，卫星距地面高为h，卫星质量为m，试求卫星运动的线速度v，角速度ω与周期T。二、绕中心天体做稳定的圆周运动问题：1、圆心为中心天体中心2、F合=F向指向圆心，无切向分力，故一定做匀速圆周运动3、核心方程：4、在该圆周轨道上的物体一定处于完全失重状态。5、黄金代换:GM=gR2充分利用地面重力加速度这一已知条件三、宇宙速度问题：物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?方法

2、一：卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得方法二：由于卫星在地球附近环绕时，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供，根据牛顿第二定律得1、第一宇宙速：我们把v1=7.9km/s叫做第一宇宙速度，第一宇宙速度又叫环绕速度。意义：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为什么？第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度和最大环绕速度说明：（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；（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s

3、，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．２、第二宇宙速度（脱离速度）：v2=11.2km/s①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．②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．意义：使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。3、第三宇宙速度：在地球表面发射物体如果速度达到16.7km/s或以上时，物体（或卫星）就可以挣脱太阳的引力，飞到太阳系以外的地方。这一速度叫做第三宇宙速度。第三宇宙速度也叫逃逸速度。意义：使卫星

4、挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。①这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．②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．4、总结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．②第二宇宙速度（脱离速度）V2=11.2km/s．使物体挣脱地球束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．③第三宇宙速度（逃逸速度）V3=16.7km/s．使物体挣脱太阳的引力束缚的最小发射速度，也称为“逃逸速度”。【例1】火星的质量是地球质量的1/10，火星半径是地球半径的1/

5、2，地球的第一宇宙速度是7.9km/s，求火星的第一宇宙速度？【例2】天文台发现某小行星的直径为32km，密度与地球相同，若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，且已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度g=10m/s2。求此小行星上的第一宇宙速度？【例3】已知月球质量约为地球质量的1/81，月球的半径约为地球半径的1/4，地球上的第一宇宙速度为7.9km/s,估算月球上的第一宇宙速度解：发射速度和运行速度：1、发射速度：是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

6、上升一定的高度，进入运动轨道．①宇宙速度均指发射速度②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度，当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度．四、梦想成真1、1957年10月4日苏联成功发射了第一颗人造地球卫星。1969年7月美国“阿波罗11号”登上月球；2003年10月15日我国航天员杨利伟踏入太空。2、卫星的分类按用途分类:通信卫星,气象卫星,资源卫星，侦察卫星按轨道分类:极地卫星;赤道卫星;其他卫星3、卫星的轨道因为是万有引力束缚卫星使其绕地球运动，

7、所以轨道平面一定经过地球中心。4、一种特殊的卫星--同步卫星（通讯卫星）圆轨道在赤道平面，即在赤道的正上方；周期与地球自转周期相同，为24小时；绕行方向为自西向东。地球同步的运行特征：1）同步卫星定点在赤道正上方，离地的高度确定。2）运行的线速率，角速度，周期也是确定的。3）同步卫星绕行方向与地球自转的方向相同。课堂练习：已知地球的半径R，地球自转的周期T，地球的质量M，引力常量Ｇ，若要发射一颗地球同步卫星，求：（1）地球同步卫星离地面的高度（2）地球同步卫星线速度的大小距地面的高度h：线速度大小v：同步卫星的特点：定周期，定角速度，定速度，定轨

8、道平面，定高度，定点地球同步卫星有“五个一定”：①定周期（运转周期与地球自转周期相同，T=24h）；②定轨道平面（所有地球同步卫星的轨道