6.5宇宙航行(备)

b
a
地球
c
三、学以致用 巩固提高
[例2]关于第一宇宙速度，下列说法哪些是正 确的？（ BC ）
A、它是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小 运行速度 B、这是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大 运行速度 C、它是人造卫星绕地球飞行所需的最小发射速 度 D、它是人造卫星绕地球运动的最大运行速度
• C. 西昌 ，向西发射
D. 西昌 ，向东发射
第5节 宇 宙 航 行
小结
1、第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）
Mm v2 mg G 2 m R R
v
GM R
或
v gR
2、第二宇宙速度（脱离速度）：v =11.2千米/秒
（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）
下边方框内文字为某报纸的一篇科技报道，你 能发现其中的科学性问题么？请通过必要的计 算加以说明。
本报讯 国家天文台台长、中科院院士说，首 个由中国人研制的目前世界上口径最大的空间 太阳望远镜将于2012年升空.该望远镜将安装在 一颗卫星上，且卫星每60min绕地球一圈，成 为绕地运行时间最短的人造卫星。 下列数据在你需要时可选用 地球半径R=6400km 地球表面重力加速度g=9.8m/s2
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．试估算神州五号绕地球飞行 时距地面的高度。
三．梦想成真
2007年10月24日18时05分，嫦娥一号探测器从西昌 卫星发射中心由长征三号甲运载火箭成功发射。
三．梦想成真
嫦 娥 工 程
• 在我国的甘肃酒泉和四川西昌有两个著名的卫星 发射基地，它们为我国的航天事业立下了汗马功 劳。如果请你参与卫星的发射工作，要发射一颗 地球同步通信卫星，从节能的角度分析，你认为 在这两个基地中的发射地点和发射方向应选 （D ） • A. 酒泉 ，向西发射 B. 酒泉 ，向东发射
6.5
宇宙航行
表面模型
忽略自转的情况下
R
2
gR 测中心天体的质量：M G
Mm 基本关系式： mg G 2 R
黄金代换式：GM gR
2
M
环绕模型
基本思路：F引＝F 向
Mm v2 2 2 2 G 2 m m r m( ) r r r T
嫦 娥 奔 月
2017年5月15日星期一
三．梦想成真
•1957年10月，原苏 联发射第一颗人造地 球卫星
卫星重83.6kg，每 96min绕地球飞行 一圈
请同学们根据所学知识计算这颗卫星的轨道半径是多少？ 卫星距地面的高度是多少？卫星的角速度是多少？
三、梦想成真
几年之后，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。实现 了人类第一次进入太 空。他的非凡勇气， 鼓舞了更多人为航天 事业奋斗。
火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时 108分，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就 了人类进入太空的丰碑。
三、梦想成真
1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上 亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈 出了一小步，却是人类迈出的一大步。
三．梦想成真
1984年4月12日，第一 架航天飞机哥伦比亚号 发射成功。
三．梦想成真
1984年，试验通信卫星： “东方红”2号，标志着 中国是世界上第5个能发 射地球静止轨道卫星的 国家。
通信卫星
三．梦想成真
1992年，中国载人航天工程 正式启动． 2003年10月15日9时，我国 “神舟”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人太空．
金星的半径是地球的0.95倍，质量为 地球的0.82倍，求金星的“第一宇宙 速度”是多大？
GM v R
第二宇宙速度
1、大小: v=11.2km/s 2、意义: 以这个速度发射，物体 刚好能克服地球的引力作用，永远的 离开地球而绕太阳运动。
第三宇宙速度
1、大小： v=16.7km/s 2、意义： 以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的 束缚而飞到太阳系以外。 注意： 发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作 椭圆运动，成为一颗人造行星。
Mm v2 G 2 m r r
v

GM r
GM r3
r3 GM
1 v r

T
1 an 2 r
Mm G 2 m 2 r r
Mm 2 2 G 2 m( ) r r T
1 r3
T 2
r
3
G
Mm ma n 2 r
an
GM r2
地球人造卫星环绕轨道半径越大，线速度、角速度向 心加速度小，周期长
关于地球卫星环绕地球飞行的速度V与 卫星到地心的距离R的关系，甲乙两位 同学各有不同的看法： 甲同学根据GMm/r2=MV2/r,则r越大，V 越小； 乙同学根据mg=mV2/r，则r越大，V越 大。 你同意哪一种观点？说出你的理由。
讨论：地球人造卫星线速度、角速度、周期和向心加 速度与轨道半径的关系
4、同步卫星的轨道半径和高度?
5、同步卫星的运行线速度？
h=3.6×104 km
对同步卫星：其h、 v、ω、T 、a 均为定值
2005年10月12日,我国成功发射了“神舟” 六号载人飞船。某同学通过因特网查到 “神舟”六号飞船在圆形轨道上运行一周 的时间大约为90min。他将这一信息与地 球同步卫星进行了比较，可知（ ） C A.飞船运行的速度比同步卫星小 B.飞船运行的加速度比同步卫星小 C.飞船距地面的高度比同步卫星小 C.飞船运行的角速度比同步卫星小
航天飞机资料：可重复 使用的用运载火箭发射 的飞行器，用于进入地 球轨道，在地球与轨道 航天器之间运送人员和 物资，并滑翔降落于地 面。
三．梦想成真
2003年2月1日，哥伦 比亚号航天飞机在重 返地面的过程中突然 发生解体燃烧，航天 飞机上的七名宇航员， 包括六名美国人及一 名以色列人全部遇难。
无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙 的道路
三．梦想成真
1970年， “东方红”1号， 中国第一颗人造卫星。中国是 第五个能自行发射卫星的国家。
1975年，返回式遥感卫星， 中国第一颗返回式卫星，用于对 地观测，运行三天后按计划返回 地面；中国是第三个掌握卫星回 收技术的国家。
三．梦想成真
风云一号
风云二号
中国首颗气象卫星；中国是第三个独立研制并发射太阳 同步轨道卫星的国家。
思考1：要使物体绕地球做匀速圆周运动，抛出物 体的速 基本关系式：G 2 m R R
2
GM v R v gR
V=7.9km/s是最小发射速度，叫做 第一宇宙速度
思考2：这些卫星环绕地球运动的速度 都一样么？与什么有关？请说明理由 V=7.9km/s也是卫星绕地球做圆周 运动的最大环绕速度
敦煌飞天的美丽壁画
2017年5月15日星期一
一．牛顿的设想
从高山上用不同的水平速度抛 出物体,速度越大,则落点越远。 不计空气阻力,当速度足够大时, 物体就永远不会落到地面上来, 而围绕地球运动,成为一颗人造 地球卫星了.
人造卫星发射动画演示
V=7.9km/s
11.2km/s>V>7.9km/s
二、同步卫星
地球同步卫星：相对于地面静止的卫星叫地球同步卫星。
（一般是通讯卫星）
下面三种人造卫星的轨道方案中，可行的有？
心心相印！
如果是同步卫星，请设计轨道方案
二．同步卫星
三颗同步卫星作为 通讯卫星，则可覆 盖全球。（两极有 部分盲区）
思考与讨论
1、同步卫星的运行方向? 2、同步卫星的运转周期? 3、同步卫星的运行角速度?
3、第三宇宙速度（逃逸速度）：v =16.7千米/秒
（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）
第5节 宇 宙 航 行
作业：
1、阅读课本的P46-47《科学漫步》 2、课本P48《问题与练习》1-3题
三、学以致用 巩固提高 [例1]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 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