【高中物理】宇宙航行課件 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

中物理第4節(jié)宇宙航行第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行方法一、假設(shè)在天體表面有一個(gè)質(zhì)量為m的物體，忽略天體自轉(zhuǎn)的影響，該物體所受重力的大小就等于天體對(duì)它的萬(wàn)有引力的大小。方法二、環(huán)繞法找一個(gè)星球圍繞著天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力列方程。復(fù)習(xí)回顧：計(jì)算天體質(zhì)量的兩種方法新課引入中國(guó)的飛天夢(mèng)歷程嫦娥奔月萬(wàn)戶飛天中國(guó)航天實(shí)際上，早在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，牛頓就設(shè)想：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)；當(dāng)拋出速度足夠大時(shí)，落地點(diǎn)就會(huì)遠(yuǎn)到恰好繞地球一圈。這時(shí)，物體就不再落回地面，而是成為一顆圍繞著地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。一、人造衛(wèi)星的最初構(gòu)想思考：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)成為人造衛(wèi)星而不會(huì)落下來(lái)？（已知Ｇ=6.67×10-11N?m2/kg2，地球質(zhì)量M=6×1024kg，地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度g=9.8m/s2）

二、第一宇宙速度

什么是第一宇宙速度？第一層含義：從地面發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度第二層含義：衛(wèi)星在地面附近圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的環(huán)繞速度（第二宇宙速度）（第三宇宙速度）三個(gè)宇宙速度最小地面附近勻速圓周運(yùn)動(dòng)11.2地球最小16.7太陽(yáng)最小

【例1】A星球的第一宇宙速度為9km/s，已知B星球的質(zhì)量是A星球質(zhì)量的1/81，A星球半徑是B星球半徑的4倍，則在B星球上發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度約為多少？

√三、衛(wèi)星的變軌問(wèn)題123Q在1號(hào)軌道上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)：

要想在Q點(diǎn)進(jìn)入2號(hào)軌道：離心運(yùn)動(dòng)

P在2號(hào)軌道上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)：

要想在P點(diǎn)進(jìn)入3號(hào)軌道：

=

減速

例2、如圖所示，“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星被月球捕獲后，首先穩(wěn)定在橢圓軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)，其中P、Q兩點(diǎn)分別是軌道Ⅰ的近月點(diǎn)和遠(yuǎn)月點(diǎn)，Ⅱ是衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道，軌道Ⅰ和Ⅱ在P點(diǎn)相切，則(

)A.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)，在P點(diǎn)的速度大于Q點(diǎn)的速度B.衛(wèi)星沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)，在P點(diǎn)的加速度小于Q點(diǎn)的加速度C.衛(wèi)星分別沿軌道Ⅰ、Ⅱ運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的加速度不相等D.衛(wèi)星要從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ，須在P點(diǎn)加速AAAA

衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程：衛(wèi)星的回收過(guò)程：四、宇宙飛船與空間站對(duì)接思考：能否把宇宙飛船先發(fā)射到空間站的同一軌道上，再直接加速追上空間站實(shí)現(xiàn)對(duì)接呢？對(duì)接過(guò)程和方法：1、飛船首先在一個(gè)比空間站低的圓軌道上運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到適當(dāng)位置時(shí)，點(diǎn)火加速進(jìn)入到一個(gè)橢圓軌道上。2、當(dāng)空間站和飛船恰好同時(shí)運(yùn)行到兩軌道的切點(diǎn)時(shí),飛船再次點(diǎn)火加速實(shí)現(xiàn)對(duì)接?？臻g站飛船例3、在太空中有兩飛行器a、b，它們?cè)诶@地球的同一圓形軌道上同向運(yùn)行，a在前b在后，它都配有能沿運(yùn)動(dòng)方向向前或向后噴氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)要想b盡快追上a

并完成對(duì)接，b應(yīng)采取的措施是（）A、沿運(yùn)動(dòng)方向噴氣B、先沿運(yùn)動(dòng)方向噴氣，后沿運(yùn)動(dòng)反方向噴氣C、沿運(yùn)動(dòng)反方向噴氣D、先沿運(yùn)動(dòng)反方向噴氣，后沿運(yùn)動(dòng)方向噴氣Bab五、衛(wèi)星的軌道ABCD思考：如圖所示，A、B、C、D四條圓軌道中不能作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？六、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

√第一宇宙速度1.發(fā)射衛(wèi)星的最小地面發(fā)射速度2.衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的環(huán)繞速度3.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大環(huán)繞速度例4、如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是（）

A.b、c的線速度大小相等，且小于a

的線速度B.b、c的向心加速度大小相等，且大于a

的向心加速度C.c加速可追上同一軌道上的

b，b減速可等候同一軌道上的

cD.a衛(wèi)星由于某原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將增大AD七、同步衛(wèi)星周期一定：24h角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)的角速度線速度一定：3.1×103m/s離地高度一定：3.6×104km向心加速度一定：0.23m/s2例5、如圖所示，a為地面上的待發(fā)射衛(wèi)星，b為近地圓軌道衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星.三顆衛(wèi)星質(zhì)量相同.三顆衛(wèi)星的線速度分別為va、vb、vc，角速度分別為ωa、ωb、ωc，周期分別為Ta、Tb、Tc，向心力分別為Fa、Fb、Fc，則(

)A.ωa＝ωc<ωbB.Fa＝Fc<FbC.va＝vc<vbD.Ta＝Tc>Tb

√

√

×

×

八、雙星系統(tǒng)1、定義：宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”，它們?cè)诒舜酥g的萬(wàn)有引力的作用下以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2、特點(diǎn)：

兩星球的軌道半徑之和等于它們之間的距離

向心力大小相等

周期、角速度相同例6、經(jīng)測(cè)量，雙星運(yùn)