高中一年級物理必修2第六章 萬有引力與航天5.宇宙航行課件

1、高中物理必修2人教版,5 宇宙航行,目標(biāo) 1. 知道三個(gè)宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度的公式 2理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系 3了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識及我國衛(wèi)星發(fā)射的情況,一、人造地球衛(wèi)星 1. 牛頓的設(shè)想：如圖651所示，在高山上水平拋出一物體，當(dāng)物體的初速度_時(shí)，它將會圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再落回地球表面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的_,圖651,足夠大,人造地球衛(wèi)星,勻速圓周,萬有引力,想一想衛(wèi)星離地面越高，其線速度是越大嗎？,二、宇宙速度 1第一宇宙速度 v1_ km/s，衛(wèi)星在_繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，又稱環(huán)繞速度 2第二宇宙速度 v2_ km/s，使

2、衛(wèi)星掙脫_引力束縛的最小地面發(fā)射速度，又稱脫離速度 3第三宇宙速度 v3_ km/s，使衛(wèi)星掙脫_引力束縛的_地面發(fā)射速度，也叫逃逸速度,7.9,地球表面附近,11.2,地球,16.7,太陽,最小,想一想下列說法是否正確： (1)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s.() (2)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.() 答案衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)飛行時(shí)的軌道半徑越小，其線速度就越大，最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s，(1)錯(cuò)；地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為7.9 km/s，即第一宇宙速度，(2)對,三、夢想成真 1957年10月_成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星； 196

3、9年7月美國“阿波羅11號”登上_； 2003年10月15日我國航天員_踏入太空,蘇聯(lián),月球,楊利偉,（一）、對三個(gè)宇宙速度的理解 宇宙速度是在地球上滿足不同要求的衛(wèi)星發(fā)射速度 1第一宇宙速度(環(huán)繞速度) (1)是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v7.9 km/s. (2)推導(dǎo)：對于近地人造衛(wèi)星，軌道半徑r近似等于地球半徑R6 400 km，衛(wèi)星在軌道處所受的萬有引力近似等于衛(wèi)星在地面上所受的重力，取g9.8 m/s2，則,2第二宇宙速度(脫離速度)：在地面上發(fā)射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運(yùn)動(dòng)的人造行星或繞其他行星運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)

4、星所必需的最小發(fā)射速度，其大小為11.2 km/s.,3第三宇宙速度(逃逸速度)：在地面上發(fā)射物體，使之最后能脫離太陽的引力作用，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度，其大小為16.7 km/s. 注意：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度,A0.4 km/s B1.8 km/s C11 km/s D36 km/s 答案B,【例2】某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間t后，物體以速率v落回手中已知該星球的半徑為R，求該星球上的第一宇宙速度,二、人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問題的處理思路及規(guī)律 1軌道及特點(diǎn) (1)軌道：赤道軌道、極地軌道及其他軌道如圖652所示 (2)特點(diǎn)：所有的

5、軌道圓心都在地心,圖652,2處理思路及規(guī)律 將人造衛(wèi)星視為繞地球(或其他天體)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所需向心力等于地球(或其他天體)對衛(wèi)星的萬有引力，即：,【例3】a、b、c、d是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的四顆人造衛(wèi)星其中a、c的軌道相交于P，b、d在同一個(gè)圓軌道上，b、c軌道在同一平面上某時(shí)刻四顆衛(wèi)星的運(yùn)行方向及位置如圖653所示，下列說法中正確的是 (),圖653,Aa、c的加速度大小相等，且大于b的加速度 Bb、c的角速度大小相等，且小于a的角速度 Ca、c的線速度大小相等，且小于d的線速度 Da、c存在P點(diǎn)相撞的危險(xiǎn),答案A,三、地球同步衛(wèi)星 1同步衛(wèi)星：指相對于地面靜止的衛(wèi)星，又叫

6、通訊衛(wèi)星 2六個(gè)“一定”： (1)運(yùn)行方向一定：同步衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向一致； (2)周期一定：運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T24 h； (3)角速度一定：等于地球自轉(zhuǎn)角速度； (4)軌道平面一定：所有地球同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面內(nèi)； (5)高度一定：所有同步衛(wèi)星離地面高度相同，均為36 000 km； (6)速率一定：所有同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度相同,不是速度,特別提醒 (1)所有同步衛(wèi)星的周期T、軌道半徑r、環(huán)繞速度v、角速度及向心加速度a的大小均相同；但因質(zhì)量可能不同，所受萬有引力(向心力)可能不同 (2)所有國家發(fā)射的同步衛(wèi)星的軌道都與赤道為同心圓，它們都在同一軌道上運(yùn)動(dòng)且都相對靜止,【例4】下面關(guān)于同步通信衛(wèi)星的說法中，正確的是() A同步通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)同步衛(wèi)星的高度和速率都是確定的 B同步通信衛(wèi)星的高度、速度、周期中，有的能確定，有的不能確定，可以調(diào)節(jié) C我國發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星的周期是114 min，比同步通信衛(wèi)星的周期短，所以第一顆人造衛(wèi)星離地面的高度比同步通信衛(wèi)星的低 D同步通信衛(wèi)星的速率比我