2023學(xué)年完整版宇宙航行

第六章萬有引力與航天第5節(jié)、宇宙航行揚(yáng)州大學(xué)附屬中學(xué)東部分校姜雪峰1、萬有引力定律的兩種應(yīng)用:2、處理勻速圓周運(yùn)動問題的關(guān)鍵3、地球為什么繞太陽運(yùn)動？向心力的來源太陽對地球的萬有引力提供了地球做圓周運(yùn)動的向心力嫦娥奔月敦煌飛天的壁畫外國人的

“飛天”夢牛頓對萬有引力的思考：

設(shè)地球質(zhì)量為M，被拋出去的物體的質(zhì)量為m，物體繞地球運(yùn)行的軌道半徑為r。那么，在該軌道上做勻速圓周運(yùn)動的物體的速度v如何推算？分析：物體做圓周運(yùn)動，是地球?qū)ξ矬w的引力提供向心力若把此物體看成是近地衛(wèi)星，而近地衛(wèi)星飛行的高度一般為100－200km，與地球的半徑6370km相比，完全可以用6370km表示衛(wèi)星到地心之間的距離，即r＝6370km，近地面的衛(wèi)星的速度是多少呢？這就是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須具有的最小發(fā)射速度，叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度1、速度公式2、說明：(1)公式中每個字母的物理意義M表示地球質(zhì)量，r表示地球半徑，v表示第一宇宙速度(2)第一宇宙速度為在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球運(yùn)行的線速度如果人造地球衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)動的軌跡是橢圓。（3）第一宇宙速度為使衛(wèi)星恰能夠圍繞地球做圓周運(yùn)動的發(fā)射速度第二宇宙速度：11.2km/s使衛(wèi)星能夠逃離地球的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度當(dāng)物體的速度大于或等于11.2km/s時，衛(wèi)星就會掙脫地球的引力束縛，不再繞地球運(yùn)行，而是飛向太陽系的其它空間中去。我們把這個速度叫第二宇宙速度。使衛(wèi)星能夠逃離太陽的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度第三宇宙速度:16.7km/s如果物體的速度等于或大于16.7km/s，物體就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去h=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較凡是人造衛(wèi)星的問題都可從下列關(guān)系去列運(yùn)動方程，即:重力=萬有引力=向心力夢想成真人類航天始祖人類航天的始祖是我國明朝的萬戶。在15世紀(jì)的我國明朝早期，一位名叫“萬戶”的官員，在一把椅子的背后裝上47支火箭。當(dāng)然，那是當(dāng)時能買到的最大的火箭。他自己坐在椅子上，并用繩子綁緊。兩手則各拿一個大風(fēng)箏。然后他要仆人將47支火箭同時點燃，想借用火箭的力量把他推向空中。這是美國人羅伯特·吉姆在1945年出版的《火箭與噴射》一書中的敘述。英國、德國和前蘇聯(lián)的一些火箭專家，在他們的著作中也提到或引用了這件事?？梢姡f戶是世界上公認(rèn)的“第一個嘗試?yán)没鸺M(jìn)行飛行的人”。為表彰他的功績，國際天文聯(lián)合會將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬戶”。航天科學(xué)的三位先驅(qū)

齊奧爾科夫斯基于1903年發(fā)表了《利用噴氣工具研究宇宙空間》一文和以他的名字命名的公式，奠定了火箭和液體發(fā)動機(jī)的理論基礎(chǔ)還證明了脫離地球引力必須使用多級火箭。

航天科學(xué)的三位先驅(qū)戈達(dá)德

1926年他研制出世界上第一枚液體火箭

航天科學(xué)的三位先驅(qū)馮·布勞恩

第二次世界大戰(zhàn)時，納粹德國在波羅的海邊的佩內(nèi)明德建了一個秘密導(dǎo)彈工廠。馮·布勞恩帶領(lǐng)一批科學(xué)家在那里研制出現(xiàn)代導(dǎo)彈的鼻祖V-2。V-2導(dǎo)彈在二戰(zhàn)中被成批生產(chǎn)并用于實戰(zhàn)，主要用來轟炸倫敦。人類遨游太空回顧

尤里·加加林

1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林乘坐東方1號航天器，繞地球飛行108分鐘后，勝利地完成人類歷史上第一次宇宙飛行的任務(wù)，使人類遨游太空的夢想終于變成現(xiàn)實。

人類遨游太空回顧

尼爾·阿姆斯特朗巴茲·奧爾德林

1969年7月20日，美國宇航員巴茲·奧爾德林（如圖）和尼爾·阿姆斯特朗（頭盔中影像）乘“阿波羅”11號飛船首次登上月球。

人類遨游太