6.5宇宙速度
必修2 6.5 宇宙航行 课件
解析: 设卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为 T , 根据万有引力定律和牛 顿第二定律得 G
Mm (4R) 2
=m
v2 Mm , G 4 R (4R) 2
2 =m ( T
) ·4R
2
质量为 m ' 的物体在地球表面所受的重力等于万有引力大小, 即
G
Mm ' R2
=m ' g
R 1 联立以上三式解得 v= gR ,T=16π g 2
②确定的周期: 同步卫星的运转周期和地球自转周期相同, 即 T=24 h; ③确定的角速度: 同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度; ④确定的轨道平面: 所有的同步卫星都在赤道的正上方, 因为要与地 球同步, 同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合; ⑤确定的高度: 同步卫星的高度固定不变.
GMm 2 由 =m r( 2 T r
三、梦想成真
1957 年 10 月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.
四、经典力学的局限性
1. 从低速到高速 ( 1) 经典力学的基础是牛顿运动定律, 牛顿运动定律和万有引力 定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域, 包括天体力学的研究 中, 经受了实践的检验, 取得了巨大的成就. ( 2) 狭义相对论阐述物体以接近光的速度运动时所遵从的规律. ( 3) 在经典力学中, 物体的质量是不随运动状态改变的, 而狭义 相对论指出, 质量要随物体运动速度的增大而增大,
GM 答案: v= . Rh
(1) 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度, 也是最小发射速 度. (2) 宇宙速度是地球上满足不同要求的卫星发射速度, 三个宇宙速 度分别为三种不同情况下在地面附近的最小发射速度. (3) 运行速度 为人造卫星绕地球做圆周运动的环绕速度, 并不同于发射速度.
十大宇宙速度排名
十大宇宙速度排名第一到八宇宙速度分别是:1、第一宇宙速度(又称环绕速度):大小为7.9km/s 。
是指物体紧贴地球表面作圆周运动的速度(也是人造地球卫星的最小发射速度)。
2、第二宇宙速度(又称脱离速度):大小为11.2km/s。
是指物体完全摆脱地球引力束缚,飞离地球的所需要的最小初始速度。
3、第三宇宙速度(又称逃逸速度):大小为16.7千米/秒。
是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系所需的最小初始速度。
4、第四宇宙速度(fourth cosmic velocity),525公里/秒以上。
是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚,飞出银河系所需的最小初始速度。
5、第五宇宙速度:500--2250km/s。
航天器从地球发射,飞出本星系群的最小速度,本星系群中的全部星系覆盖一块直径大约1000万光年的区域,照这样算,需要1500--2250km/s的速度才能飞离。
6、第六宇宙速度:接近光速。
指航天器从地球发射,飞出该本超星系团的最小速度,本超星系团的直径约在1~2亿光年之间,照这样算,在不需要考虑能源消耗等一系列条件的影响下,理论上需要接近光速才有可能飞离。
7、第七宇宙速度:目前对于第七宇宙速度还没有明确的定义。
8、第八宇宙速度:目前对于第七宇宙速度还没有明确的定义。
物体达到11.2千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚。
在摆脱地球束缚的过程中,在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球,而是按抛物线飞行。
脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行。
若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到16.7千/秒。
那时将按双曲线轨迹飞离地球,而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。
人类的航天活动,并不是一味地要逃离地球。
特别是当前的应用航天器,需要绕地球飞行,即让航天器作圆周运动。
我们知道,必须始终有一个与离心力大小相等,方向相反的力作用在航天器上。
在这里,我们正好可以利用地球的引力。
因为地球对物体的引力,正好与物体作曲线运动的离心力方向相反。
高一物理教案6.5宇宙航行教案
班级:姓名:2、第二宇宙速度当物体的速度等于或大于时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行,这个速度叫做第二宇宙速度,也叫速度。
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,就成为该椭圆轨道的一个焦点.3.第三宇宙速度当卫星的速度等于或者大于,则这个时候卫星会脱离太阳的引力,不再绕太阳运行,而是飞到太阳系以外的地方,这个速度叫做第三宇宙速度,也叫速度。
二、人造卫星1、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.①宇宙速度均指速度②第一宇宙速度是在地面卫星的速度,也是地球运行的速度(2)运行速度:是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的.当卫星“贴着”地面运行时,运行速度等于宇宙速度.注意:卫星的实际运行速度一定发射速度.2、人造卫星的轨道(1)如图所示,a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条?卫星的轨道必须是以为圆心的圆周轨道3、人造地球卫星的运行规律思考:对于绕地球运动的人造卫星:(1)离地面越高,向心力越(2)离地面越高,线速度越(3)离地面越高,周期越(4)离地面越高,角速度越(5)离地面越高,向心加速度越低轨、高速(线速度、角速度和加速度)周期短我们能否发射一颗周期为80min的卫星?[来源:三、地球同步卫星所谓地球同步卫星是指相对于地面的人造卫星,它在轨道上做匀速圆周运动,跟地球自转,它的周期:T=练习:求同步卫星离地面高度地球同步卫星的特点:1、所有的同步卫星只能分布在的一个确定轨道上(静止轨道),即同步卫星轨道平面与地球赤道平面,卫星离地面高度为。
2、对同步卫星:其r、h、v、ω、T 、g'均为确定值卫星的变轨问题变轨原理:比较v1、v2、v3的大小?四、梦想成真巩固训练21、要使人造卫星绕地球运行,它进入地面附近的轨道速度是__ __km/s.要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行,必须使它的轨道速度等于或大于__ __km/s.要使它飞行到太阳系以外的地方,它的速度必须等于或大于__ __km/s.2.关于第一宇宙速度,下面说法正确的是()A、它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B、它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C、它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D、它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度必修二 科目◆物理 编制人: 复核人: 授课时间: 月 号 编号:✂ 课后作业:1 必做题:非常学案 课时作业(十)✂ 板书设计:✂ 课后反思:侧(左)视图 2。
6.5宇宙航行
2
2 3 M 地 m卫 4 r (3) 由 G m卫 2 r得:T 2 2 r T GM 地
只要r 一定,v、ω、T 将随之确定
人造卫星
近地卫星的周期
近地卫星
r T 2 GM地
(6.37 106 )3 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.89 10
3、求同步卫星离地面高度
设卫星离地面高度为h GM 地 m卫 2 2 由 m卫 ( ) (R 地 h) 2 (R 地 h) T
3
解得h
GM 地T 4 R 地 3.6 10 km 2 4
2
5.6R地
人造卫星
为了卫星之间不互相干扰,大约3° 左右才能放置1颗,这样地球的同步卫星 只能有120颗。可见,空间位置也是一种 min
3
我们能否发射一颗周期为 50min的卫星呢?
人造卫星
1、地球同步卫星的周期 地球自转的周期:T=24h 2、同步卫星的轨道平面 在赤道平面
地球同步卫星
•思考:同步通讯卫星为什么应位于 赤道平面? 对同步卫星:其T 、 r、 h、 v、ω均为定值
人造卫星
v3 16.7km / s
宇宙速度
概念辨析
1、发射速度:是指被发射物在地面附近离开 发射装置时的速度。
①宇宙速度均指发射速度
②轨道半径越大,所需发射速度越大。
2、环绕速度:是指卫星进入轨道后绕地球做 匀速圆周运动的速度。
轨道半径越大,环绕速度越小。
GM v1 r
人造卫星
原理
人造卫星
M 地m卫 GM 地 v (1) 由 G m卫 得:v 2 r r r
6.5 宇宙航行 课件(人教版必修2)
基础知识研读
深层互动探究
金榜冲关必备
达标对点演练
4.如图6-5-2所示,宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的 空间站中会完全失重,下列说法中正确的是 ( ).
A.宇航员仍受万有引力的作用
B.宇航员受力平衡 C.宇航员受万有引力和向心力 D.宇航员不受任何作用力 图6-5-2
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提示:卫星绕地球做圆周运动飞行时的轨道半径越小,其线 速度就越大,最大速度等于第一宇宙速度7.9 km/s,(1)错; 地球卫星的最小发射速度为7.9 km/s,即第一宇宙速度.
(1)错 (2)对
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2.关于宇宙速度,下列说法正确的是
(
).
A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小
可以判断出vA>vB>vC,选项A错误.因不知三颗人造地球卫 Mm 星的质量关系,故无法根据F=G 2 判断它们与地球间的 r Mm 万有引力的大小关系,选项B错误.由G 2 =mω2r得ω= r GM ,又rC>rB>rA,所以ωA>ωB>ωC,选项C正确. r3
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提示:由v= GM r 可知,卫星离地面越高,线速度越小.
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1 .假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原
来的2倍,仍做圆周运动,则 ( ). A.根据公式 v= ωr,可知卫星运动的线速度将增大到原 来的2倍
v2 B.根据公式 F=m r ,可知卫星所需的向心力将减少到原来 1 的 2
宇宙速度
四、人造卫星的超重和失重
1、发射初阶段和回收末阶段
发射 回收
加速上升 减速下降
超重 超重
2、沿圆轨道正常运行 、
只受重力
a = g’
完全失重
与重力有关的现象全部消失
天平 弹簧秤测重力 液体压强计
比较v1、v2、v3的大小? 比较 的大小
> v1____v2
v2____v3 <
v2
Q
> v1____v3
Mm C2 G 2 =m R R
Mm v2 G 2 =m r r
梦想成真: 梦想成真:
谁为人类迈向太空提供科学思想 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基(指出 世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基( 世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基 利用喷气推进的多级火箭) 利用喷气推进的多级火箭) 第一颗人造地球卫星何时何地发射成功 1957年10月4日苏联 年 月 日苏联 第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船 年 月 日 人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分,美国 阿波罗 号升空,19日进入月球轨 阿波罗11号升空 号升空, 日进入月球轨 年 月 日 时 分 日下午4时 分着陆 分着陆, 时 分阿姆斯特朗踏上月面 道,20日下午 时17分着陆,10时56分阿姆斯特朗踏上月面 日下午
神舟六号发射升空
宇航员聂海胜太空中拍照片
费俊龙聂海胜空中通话
两位宇航员凯旋
一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷! 让我们为祖国的强盛而骄傲!
对个人来说,这不过是小小的一步,但对人类而言, 对个人来说,这不过是小小的一步,但对人类而言, 却是巨大的飞跃。 却是巨大的飞跃。
中国航天事业
高一物理课件-6.5宇宙速度(二)
A
三颗同 卫星1
步卫星
互成 1200角
地球
就可以
实现全
球通讯
C
卫星3
B
卫星2
4. 三颗同步卫星作为通讯卫星,则可覆盖全球。
5. 为了卫星之间不互相干扰,大约3°左右才 能放置1颗,这样地球的同步卫星只能有 120颗。可见,空间位置也是一种资源。
近地卫星、同步卫星、 月球三者比较
月球
大部分人造卫星介于近地 轨道和同步轨道之间
GM an r2
② 线速度:
v GM r
③ 角速度: v
r
GM r3
④ 周期: T 4 2r3 2 r3
GM 地
GM 地
对近地卫星:r=R=6400km,Tmin
4 2R3
84.3min GM
我们能否发射一颗周期为 80min的卫星吗?
5、所有卫星和月球绕地球运动k值:
思考1:
对于绕地球运动的人造卫星:
(1)离地面越高,向心力越 小
(2)离地面越高,线速度越 小
(3)离地面越高,周期越
大
(4)离地面越高,角速度越 小
(5)离地面越高,向心加速度越 小
思考2: 下列关于地球同步卫星的说法正确的是:
A 周期与地球自转周期相同,但卫星的高度 速度大小可不同, B 它的高度,周期,速度的大小都一定, C 我国发射的同步卫星可以定点在北京正上方, D 我国的同步卫星也必须定点在赤道正上方。
R3 T2
k
GM
4 2
(相同)
小 结: 1. 轨道中心:___地__心__ 2. _地_球__引__力__ 提供向心力
3. R越大,
物理:6.5《宇宙航行》课件(人教版必修2)
6.5
宇 宙 航 行
二、人造卫星
Mm v G 2 m r r GM v r
GM 3 r
r3 T 2 GM GM a 2 r
2
地球
6.5
宇 宙 航 行
二、人造卫星
思考1:对于绕地球运动的人造卫星: 小 (1)离地面越高,线速度越 大 (2)离地面越高,周期越 小 (3)离地面越高,角速度越 小 (4)离地面越高,向心加速度越 思考2:我们能否发射一颗周期为80min的卫星 吗?
6.5
宇பைடு நூலகம்宙 航 行
三、地球同步卫星
1. 周期 T = 24h 2. 轨道平面在赤道平面内 3. 离地高度h = 36000km 4. r、v、ω、T、an “全部固定”
6.5
宇 宙 航 行
四、梦想成真
谁为人类迈向太空提供科学思想 19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基(喷气 推进的多级火箭) 第一颗人造地球卫星何时何地发射成功 1957年10月4日苏联 第一艘载人飞船何时何地发射成功 1961年4月12日 苏联 加加林 东方一号载人飞船 人类何时登上月球 1969年7月16日9时32分,美国 阿波罗11号升空,19日进入月球轨 道,20日下午4时17分着陆,10时56分阿姆斯特朗踏上月面
对个人来说,这不过是小小的 一步,但对人类而言,却是巨大飞跃
6.5
宇 宙 航 行
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s
6.5
宇 宙 航 行
一、宇宙速度
1、第一宇宙速度 v1=7.9km/s 2、第二宇宙速度 v2=11.2 km/s 3、第三宇宙速度 v3=16.7 km/s
思考:向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大?哪个 需要的发射速度大?
高一物理必修二6.5宇宙航行课件
2
mv R
2
v
GM R
6 . 67 10
11
5 . 89 10
6
24
6 . 4 10
m/s
7 . 9 km / s
(若已知地球表面重力加速度g,R这个速度又如何表示?) 法二:重力提供物体作圆周运动的向心力
v
gR
9 . 8 6 . 4 10 m / s
思考:同步卫星的哪些 物理量是不变的呢? 结论: 地球同步卫星必须发 4. R、v、ω、T、an 射在赤道正上方的固定高 “全部固定” 度,并且以固定的速度环 _______________ 绕地球做圆周运动。 同步卫星又叫静止轨道卫星,通常用作通讯卫星
学生展示
1、同步卫星是指相对于地球不动的人造卫星, 则下面说法正确的是( D )
r v
2、角速度ω与r的关系 3、周期T与r的关系 4、向心加速度a与r的关系
小结:对于同一个绕地球运动的人造卫星: 小 (1)离地面越高,向心力越 小 (2)离地面越高,线速度越 大 (3)离地面越高,周期越 小 (4)离地面越高,角速度越 (5)离地面越高,向心加速度越 小
探究交流:如图所示, ,试比 较四颗卫星的线速度、角速度、周期、 向心力及加速度的大小关系。
学生展示 人造地球卫星运行中由于受大气阻 力,轨道半径逐渐减小,则线速度 和周期变化情况是( D ) A.速度减小,周期增大 B.速度减小,周期减小 C.速度增大,周期增大 D.速度增大,周期减小
探究2:物体绕地球表面做匀速圆周运动,其速度多大?(已知 G , 地球质量M, 地球半径R) 法一:万有引力提供物体作圆周运动的向心力
(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?
人教版高中物理必修2第六章6.5宇宙航行(共26张PPT)
高中物理 · 人教版·必修二
1-1 1、人造卫星的发射原理
从平抛运动的思考说起
回答下列问题: 1、平抛物体速度逐渐增大,
物体的落地点怎样变化?
2、速度达到一定值后,物体 能否落回地面
第7页
高中物理 · 人教版·必修二
总结:
人造卫星的问题都可从下列关 系去列运动方程,即:
重力=万有引力=向心力
mg =G
Mm r2
m
v2 r
式中:r R h
g是高空h处的重力加速度
晚年,陶成道把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在 上面,双手举着2只大风筝,然后叫人点火发射。设想利 用火箭的推力,加上风筝的力量飞起。 那仆人说:"倘若飞天不成,主人的性命怕是难保。"
万户仰天大笑,说道:"飞天,乃是我中华千年之夙愿。今 天,我纵然粉身碎骨,血溅天疆,也要为后世闯出一条 探天的道路来。你等不必害怕,快来点火!" 不幸火箭爆炸,万户也为此献出了生命。
第24页
高中物理 · 人教版·必修二
巩固练习(二)
天舟一号货运飞船于2017年4月20日19时41分发射升空,天舟
一号发射获得圆满成功。进入高度约380公里的运行轨道。已知地
球半径为6400km,这颗卫星的运动速度约为
A、11.2km/s
C B、7.9km/s
C、7.6km/s
D、2.1km/s
第25页
g 10m / s2
R 6.37106 m
第12页
高中物理 · 人教版·必修二
总结:凡是人造卫星的问题都可从 下列关系去列运动方程,即:
《6.5宇宙航行》课件
r
6.37 106
二、自主合作 探究规律
思考:这个“足够大的速度”应该有多大呢?
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
v2 mg m
R
v gR 6.37106 9.8m/s 7.9km/s
二、自主合作 探究规律 探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ,会怎样呢?
国际空间站的首批乘员
阿波罗登月飞船释放登月舱
•
着登 陆月 的舱 瞬在 间月
球 表 面 软
阿姆斯特朗:“我的一小步,人类的一大步”
中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”于
1970年4月24日在酒泉发射。
• “风云”2号气象卫星
这就是我国 自行开发研 究并实验成 功的载人实 验飞船“神 州号”。
• 1999年11月20日,在酒泉卫星发射中心用运载火 箭成功发射了第一艘“神舟号”试验飞船
• 飞行中的“神舟”1号飞船
中国航天事业
1992年载人航天工程正式启动 2003年10月15日9时,神州5号宇宙飞船在酒泉卫星中心成 功发射,将分降落在内蒙古主着陆场 中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家
三、学以致用 巩固提高
[例2]如图所示,a、b、c是地球大气层外圆形轨道上
运行的三颗人造地球卫星,a、b质量相同,且小于c
的质量,则( BD) A.b所需向心力最大 B.b、c周期相等,且大于a周期
b a
地球
c
C.b、c向心加速度相等,且大于a的向心加速度
D.b、c的线速度大小相等,且小于a的线速度
rvωTa
“全部固定”
T=1天=86400秒
h=36000Km
6.5 宇宙航行(2)
BC)
2、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半 、两颗人造地球卫星质量之比 ∶ 轨道半 径之比R ∶ , 径之比 1∶R2=3∶1,下列有关数据之比正确的是 ( ) A、周期之比T1∶T2=3∶1 、周期之比 ∶ B、线速度之比 1∶v2=3∶1 、线速度之比v ∶ C、向心力之比 1∶F2=1∶9 、向心力之比F ∶ D、向心加速度之比 1∶a2=1∶9 、向心加速度之比a ∶
§6.5 宇宙航行
课堂总结
=m
宇 宙 航 行
宇宙
M m G 2 r
v2 =m r2 4π
v1 = 7.9km/ s v2 =11.2km/ s v3 =16.7km/ s
T=24h
= mω r
T2
2
r
= mωv
h = 3.58×10 km v = 3.08km/ s
4
凡是人造卫星的问题都可从下列关系去 列运动方程, 列运动方程,即:
第六章 万有引力与航天
§6.5
宇宙航行(2) 宇宙航行(2)
§6.5 宇宙航行
回 顾 第一宇宙速度: 环绕速度) 1、第一宇宙速度: (环绕速度)
GM v1 = = 7.9km / s R
法二:v1 = gR = 7.9km / s
V3=16.7km/s V2=11.2km/s
2、第二宇宙速度: 第二宇宙速度: 脱离速度) (脱离速度)
1、v、ω、T、a与轨道半径r为一一对应关系 2、r ↑,v ↓,ω ↓,a ↓,T ↑
所以,第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度, 所以,第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度, 最小发射速度 也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度 最大运行速度。 也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。
6.5宇宙航行
. .
: 结论:
.
地球
人造卫星的运动
结论
1、近地卫星的情况? 2、同步卫星的情况? 3、两颗卫星绕地球转,半径r不同, v,ω,T,a谁的大一些?
万有引力与航天
本章主要结论
1、计算某球体的质量M 2、计算某球体表面的重力加速度g' 3、计算某球的第一宇宙速度v 4、了解同步卫星的特征,并计算它的高度h 5、不同r半径的卫星,它们v,ω,a,T的比较
AD
5.三颗人造地球卫星A、B、C 绕地球作匀速 圆周运动,已知MA=MB< MC,则三个卫星( A.线速度关系为 vA > vB = vC
B.周期关系为 TA< TB = TC
地球
) B
A
C
C.向心力大小关系为FA=FB< FC
D.半径与周期关系为
3 3 3 RC RA RB 2 2 2 TA TB TC
V、 、an变大
小结
1、第一宇宙速度 7.9km/s 最大?最小?大小计算方法
GM v R
v gR
2、三大宇宙速度 大小和作用 3、同步卫星的特征: T,ω,h 4、卫星绕地球转的 r,T V,ω, a F
6.6 经典力学的局限性
1、经典力学是以牛顿运动定律为基础 2、局限性:经典力学有它的适用范围, 只适用于低速、宏观的运动, 不适用于高速、微观的运动。 3、爱因斯担发现了狭义相对论 4、与经典力学对应的是量子力学
B
地球
r=R+h
A C
T变大 3推论:
r变大
人教版高中物理必修二6.5宇宙航行(共27张ppt)
四、梦想成真
世界航天史:
1、1957年10月4日世界上第一颗人造卫星在苏联发射成功。
2、1961年4月12日苏联空军少校加加林进入了东方一号载人 飞船。飞船绕地球飞行一圈,历时108分,安全降落在地面, 铸就了人类进入太空的丰碑。
3、1969年7月16时32分,阿波罗11号飞船在美国卡纳维拉尔 角点火升空,拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月20 日10时56分,阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面,并说出那句 载入史册的名言:“对个人来说,这不过十小小的一步,但对 人类而言,却是巨大的飞跃。”
4、1992年中国载人航天工程正式启动。2003年10月15日9时, 我国神州五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,把中国 第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后,于 10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。
5、2005年10月12日—17日,神舟六号载人飞船经 过115小时32分的太空飞行,在完成我们真正意义 上有人参与的空间科学实验后返航顺利着陆,航天 员费俊龙、聂海胜安全返回。 6、我国探月计划 2004年-2007年 为“绕”的阶段,主要目标是发 射“嫦娥一号”探测卫星,对月球进行为期1年的全 球性、整体性和综合性探测。 2007年-2012年 为“落”的阶段,主要目标是实 现月球表面软着陆与月球巡视探测。 2012年-2017年 为“回”的阶段,主要目标是实 现月球表面软着陆并采样返回。
A 火卫一距离火星表面较近 B 火卫二的角速度较大 C 火卫一的运动速度较大 D 火卫二的向心加速度较大
5.在地球(看作质量均匀分布的球体)上空有许多 同步卫星,下列说法中正确的是 ( A )
A.它们地质量可能不同
B.它们的速率可能不同
C.它们的向心加速度大小可能不同
高中物理必修二人教版6.5宇宙航行(28张PPT)
A.半径越大,速率越大,周期越小 B.半径越大,速率越小,周期越大 C.所有卫星的角速度相同,与半径无关 D.所有卫星的速率均相同,与半径无关
2.(多选)关于地球的第一宇宙速度,下面说
法中正确的是( BC )
A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小速度 B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行 速度 C.它是能使卫星进入近地轨道的最小发射速 度 D.它是能使卫星进入轨道的最大发射速度
嫦
娥
奔
外
月
国 人
的
飞
天
梦
问题: 地面上的物体,怎样才能离开地球呢
300多年前,牛顿提出设想
设地球质量为M,半径为R。人造地球卫星在 圆轨道上运行,质量为m,轨道半径为r。那 么,在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速 度v为多少?
Mm v2
G
r2
m r
v GM r
近地卫星的速度是多少呢?
(如何求?)
4. R、v、ω、T、an
__“__全__部__固___定__”__
为了卫星之间不互相干扰,大约3°左右才能放置1颗, 这样地球的同步卫星只能有120颗。
近地卫星、同步卫星、月球月三球者比较
同 步 卫 星 h=3.6×107m
v=3km/s T=24h
h=3.8×108m
v=1km/s T=27天
v1
GM R
6.6710115.891024 6.37106
m
/
s
7.9km
/
s
6.5 宇 宙 航 行 一、宇宙速度
1、第一宇宙速度(环绕速度) v1=7.9km/s
(1)第一宇宙速度是发射卫星的最小速度,发射速度低 于它,卫星将落回地面而不能绕地球运转;
6.5宇宙航行
Mm v G 2 = m r r
2
v=
GM r
讨论
线速度、角速度和周期与轨道半径的关系呢?
v= GM r
w=
GM 3 r
3
r T 2 GM
高轨道上运行的卫星,线速度小、角速度小,周期长。
课堂练习
对于绕地球运动的人造卫星: (1)离地面越高,向心力越 (2)离地面越高,线速度越 (3)离地面越高,周期越 (4)离地面越高,角速度越 (5)离地面越高,向心加速度越
三、同步卫星 同步卫星有以下几个特点:
1、同步卫星的运行方向与地球自转方向一致。 2、同步卫星的运转周期与地球自转周期相同。 T=24h 3、同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度。
(ω=ω0)
三、同步卫星 同步卫星有以下几个特点:
4、同步卫星的轨道平面均在赤道平面上,即所 有的同步卫星都在赤道的正上方。 (不可能定点在我国某地上空,为什么? ) 要与地球同步,卫星 的轨道平面必须与赤 道平面平行,又由于 向心力是万有引力提 供的,卫星轨道的圆 心必须是地心。
课堂练习
1 .同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫 星,关于同步卫星的说法中正确的是( ) A .它可以在地面上任一点的正上方,且离地 心的距离可按需要选择不同值 B .它可以在地面上任一点的正上方,但离地 距离是一定的 C .它只能在赤道的正上方,但离地心的距离 可按需要选择不同值 D.它只能在赤道的正上方,且离地心的距离 是一定的
Mm V G 2 = m R R
2
v=
GM R
计算 地球半径R=6400km,地球质量M=5.98×1024kg
v=
GM = 7.9km / s R
二、宇宙速度
宇宙航行PPT课件
上面是宇宙速度的内容,接下来介绍一种特殊的卫星: 上面是宇宙速度的内容,接下来介绍一种特殊的卫星: 同步卫星
问题1:什么是“同步”?
定义:所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星, 定义:所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星,
它与地球自转角速度相同或与地球自转的周期相同, 它与地球自转角速度相同或与地球自转的周期相同,即: T=24h。 h。
重点: 1. 第一宇宙速度的推导 2. 卫星运行的速度、周期、加速度
难点 1.卫星运动的环绕速度和发射速度的区 别
三、教法、学法
由于学生刚学完匀速圆周运动的规律和万有引力定 律,所以不难理解卫星运动所需的向心力是由万有 引力提供的;另外在上节课中着重练习了利用万有 引力定律和向心力求中心天体的质量,因此学生对 公式的应用比较熟练。针对这一特点,本节课的讲 授方法主要是逐步递进,慢慢启发的方式和学生一 起探讨得出结论。另外由于本节课所涉及的内容比 较抽象,学生对此也比较感兴趣,所以展示相应的 图片帮助学生理解。
物体做圆周运动的向心力由万有引力提供
m r M
由F万 = F向
2
Mm = mv G r2 r
v=
1 r
GM r
从上式可以看出 : v ∝ 卫星离地心越远 它运行的速度越慢 越远, 越慢。 卫星离地心越远,它运行的速度越慢。
同理可得, 同理可得,卫星其他运动参量
线速度、角速度、周期与半径的关系 线速度、角速度、周期与半径的关系?
3.当v ≥16.7km/s时,脱离太阳 第三宇宙速度 脱离太阳,第三宇宙速度 时 脱离太阳 也称逃逸速度 也称逃逸速度
4.卫星的v,w,T仅与r有关
5.同步卫星周期T=24h。 运行轨道在赤道平面内。 卫星距地面的高度是一定的。
物理必修2人教版 6.5宇宙速度(共15张PPT)(优质版)
二人造卫星的运行(线)速度、角速度、 周期、向心加速度与半径的关系
F
v
Gm r
V
v
r
Gm r3
T2 2
r3 Gm
a
v2 r
Gm r2
v Gm ' r
讨论: 1、卫星距地心越远,它运行的速度越慢。
卫星离地心越远,速度越慢,但是发射高 轨道卫星较低轨道卫星更困难。
近地卫星的运行v速 1 度GRm
V3=16.7km/s
V2=11.2km/s
地球
V1=7.9km/s
11.2km/s>v>7.9km/s
补充练习
• 关于第一宇宙速度,下面说法①它是人造
卫星绕地球飞行的最小速度 ②它是发射人
造卫星进入近地圆轨道的最小速度 ③它是
人造卫星绕地球飞行的最大速度 ④它是发
射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。
km/ 6.6710115.891024 6.37106
s
7.9km/
s
第一宇宙速度
• 对于靠近地面运行的人造卫星,可以认为此 时的r近似等于地球半径R,因此
vG m 6.6 7 11 0 15.8 9 1204 7.9k/m s
r
6.3 7 160
人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动 所必须具有的速度,叫做第一宇宙速度。
。2. 一份耕耘,份收获,努力越大,收获越多,奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑,换为事前的思考和计划吧!4. 世界上那些最容易的事情中,拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛,我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人,我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程,我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步,因为没有谁会像你一样清楚 和在乎自己的梦想。9. 时间不在于你拥有多少,只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量,消极的力量。赞扬也是一种力量,但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折,一些困 难,那韩智华就是我们的榜样,永不认输,因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空,瞧,成功就在挫折背后向我们招手,成功就是在努力的路上,“成功就在努力的路上”!让我们记住这句话,向美好的明天走去。13. 销售世界上 第一号的产品——不是汽车,而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前,你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天,以至于忘记自己从哪里来,要到哪里去。生命不是一场速度赛跑,她不是以数量 而是以质量来计算,知道你停止努力的那一刻,什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败,但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者,事竟成;破釜沉舟,百二秦关终归楚;苦心人,天不负;卧薪尝胆,三千越甲可吞吴。 17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打,真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路;只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。 21. 多对自己说“我能行,我一定可以”,只有这样才不会被“不可能”束缚,才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知,一切被安排好反而无味——坚信朝着目标,一步一步地奋斗,就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人, 未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意,但却办不成任何事情。25. 无论什么思想,都不是靠它本身去征服人心,而是靠它的力量;不论靠思想的内容,而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗 兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗,这就是你要努力的理由。28. 有很多人都说:平平淡淡就福,没有努力去拼博,又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生,不要抱怨,不 要沮丧,笑一笑吧,一切都会过去的。30. 外在压力增加时,就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生,没有了怨言,也就不会有哀愁。一个人有了希望,就会对生活充满信心,只要你用美好的心灵看世界,总是以 乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨,今天刮了风,明天太阳就出来了。34. 是的,成功不在于结果,更重要的是过程,只要你努力过,拼搏过,也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过 程,至少,你不会为此而后悔。35. 每一天的努力,以后只有美好的未来。每一天的坚持,换来的是明天的辉煌。36. 青年最要紧的精神,是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟,无衔之马,飘荡奔逸,何所底乎?--王守仁39. 拿望远镜看别人,拿放大镜看自己。40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志,第二要有识,第三要有恒。— —曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里,去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来,我们是创造未来,加油,努力奋斗。44. 人生如画,一笔一足迹,一步一脚印,有的绚丽辉煌,有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后,你必 须拿你的力量和技能,自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情,能了解别人心灵活动的人,永远不必为自己的前途担心。
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6.5宇宙速度【课前热身】
1、万有引力定律的两种思路:
2、处理匀速圆周运动问题的关键
【教学过程】
一、学法指导:
1.第一宇宙速度的推导:
推导方法一:
推导方法二:
小结:第一宇宙速度的意义:
a、地球飞行器的最发射速度;
b、飞行器环绕地球做匀速圆周运动的最的环绕速度。
2、三个宇宙速度
3.人造地球卫星的运动参量与轨道半径的关系问题:
根据人造卫星的动力学关系ma T
mr mr r v m r Mm G ====22
2224πω 可得v = ω=
T= a=
*其运动参量均与卫星的质量无关,只与轨道半径有关。
轨道半径一旦确定,其运动参量就确定了。
4、人造卫星:
5、同步卫星:
1)、定义: 又叫通讯卫星。
2)、同步卫星的特点:a)
b)
c)
6、梦想成真:
(1)世界的成就:
(2)中国的成就:
二、疑难解析:
人造卫星的发射速度与运行速度
(1)发射速度:发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度,一旦发射后再无能量补充,要发射一颗人造地球卫星,发射速度不能小于第一宇宙速度。
(2)运行速度:运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
当卫星“贴着”地面飞行时,运行速度等于第一宇宙速度,当卫星的轨道半径大于地球半径时,运行速度小于第一宇宙速度。
(3)人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系是:11.2km/s>v 发射≥7.9km/s> v 运行
【教学目标】
(1)理解人造地球卫星的最初构想;知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度;
(2)了解人造卫星的有关知识,正确理解人造卫星做圆周运动时,各物理量之间的关系。
(3)感知人类探索宇宙的梦想.树立献身科学的人生价值观.
【课后反思】。