宇宙航行ppt课件

v2 r

得:v



GM地 r

总(2)

由G

M 地m卫 r2

 m卫2r得:



GM 地 r3

结(3) 由 G

M 地m卫 r2

 m卫

4 2
T2

r得:T

 2

r3 GM 地

可见：v、ω、T 与 r 为 一 一对应关系
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反馈练习：
★1. 宇宙速度
练习1：关于第一宇宙速度，下面说法正确的 A．人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B．近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C．能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D．卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度

② 11.2km/s≤V<16.7km/s

纳

物体脱离地球的吸引而围绕太阳运行；

③ V≥16.7km/s

物体脱离太阳的吸引，而成为自由天体。

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1、第一宇宙速度（环绕速度）:就是物体在地
面附近绕地球做匀速圆周运动的速度V=7.9km/s，若 7.9km/s<v<11.2km/s ，它绕地球运动的轨迹是椭圆. (最大环绕速度,最小发射速度)
3

v0
科O
学 设

平抛运动演示

想

AB CD

让物体做平抛运动初速度逐渐增大
4

一、牛顿关于卫星的设想

问

物体做平抛运动时,水平速度越大，飞行

的水平距离越远。

题

V0
O

探

A

BC

D

究 问题: 2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会 怎样?试大胆猜想。

5

问 题 归
纳

一、牛顿关于卫星的设想
从高山上水平抛出物体，速 度越大，落地点离山脚越远。如果没 有空气阻力，当速度足够大时，物体 就永远不会落到地面上来，它将围绕 地球旋转，成为一颗永远绕地球运动 的人造卫星。

地 3.第三宇宙速度是多少？它的意义是什么？

习

第三宇宙速度: v＝16.7km／s， 是挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最

小发射速度。

（逃逸速度）

14

二、宇宙速度

问 1、当发射速度为7.9km/s, 物体恰好环绕地球表面做圆周运动；

题 2、当发射速度大于7.9km/s 时：

归 ① 7.9km/s<V<11.2km/s, 物体仍绕地球运行，但径迹是椭圆；
练习1：关于环绕地球运转的人造地球卫星，
有如下几种说法，其中正确的是（ ）A
A. 轨道半径越大，速度越小，周期越长 B. 轨道半径越大，速度越大，周期越短 C. 轨道半径越大，速度越大，周期越长 D. 轨道半径越小，速度越小，周期越长
地球

6

问
题 探 究
7

合 思考？ 作 以多大的速度将物体抛出，
它才会成为绕地球表面运动
探 的卫星? 究
8

合作探究

探究一 若已知：地球的 探究二 若已知：地球表 质量为 M  5.981024kg 面重力加速度 g  9.8ms2
半径R=6400km，引力常 地球的半径R=6400km
量G= 6.671011Nm2kg2

mg



mR

2

2
 

T 

v  gR  7.9km/ s

T = 2π

R g =84.6min

11

二、宇宙速度
问 1.第一宇宙速度 人们把7.9km/s这个速度称作第一宇宙速度, 又叫环绕速度。
题 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动
所必须具备的速度．
归 (1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，

解：G Mm = m V 2

R2

R

Mm 4π2 G R2 = m T 2 R

v = GM = 7.9km / s R
T  2 R3 =84.6min
GM
10

探究二 若已知：地球表面的重力加
速度g= 9.8ms2 地球的半径R=6400km

探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期

解：mg  m v2 R
BC
小结：第一宇宙速度是发射的最小速度，是 使卫星绕地球做圆周运动的最大速度
20

练习2：人造地球卫星绕地球作匀速圆周

运动，其速率是下列的（ A．一定等于7.9 km/s

B

）

B．等于或小于7.9 km/s

C．一定大于7.9 km/s

D．介于7.9 km/s~11.2 km/s

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★ 2.v、ω、T与半径的关系
第五节 宇宙航行
1

创

嫦 娥

设

奔 月

外 国 人

情

的

飞

境

天 梦

2

一、牛顿关于卫星的设想

问

地面上抛出的物

体,由于受到地球引

题

力的作用,最终都要 落回到地面。

探 问题:
究 1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮 不会落到地面上来?
由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受 到的地球引力(即重力),用来充当绕地球运转的向心力,故 月球不会落到地面上来.
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问 3.对于其他的星球，以上三个宇宙速

度是否变化呢？

题

v = GM = 7.9km / s

R

探 变化，不同星球的宇宙速度一般

是不一样的

究 例如：地球的第一宇宙速度是7.9km/s

金星的第一宇宙速度是7.3km/s

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发射速度和运行速度

概 注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念 发射速度指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度
2、第二宇宙速度（脱离速度）：当物体的速度
大于或等于11.2km/s时，卫星克服地球的引力，永 远离开地球。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达 到第二宇宙速度的还受到太阳的引力。
3、第三宇宙速度（逃逸速度）：如果物体的速
度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束 缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度 叫第三宇宙速度。

念

运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度

注意：宇宙速度均指发射速度

辨 V1=7.9km/s （第一V宇发宙射速度） 最小发射速度 最大运行速度 析 人造卫星的r大, 需要的v发射大；而v运行却小

V运行

Fra Baidu bibliotek18

卫星的运动规律

归

r为卫星的轨道半径r=R地+h

纳 (1)

由

G

M 地 m卫 r2



m卫
卫星将落到地面而不能绕地球运转；
纳 (2)等于这个速度，卫星刚好能在地球表
面附近作匀速圆周运动；
所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度12 。

设

置

速度在v=7.9km/s的基础上继续增 大，物体做什么样的运动呢？

问 椭圆运动
题

13

1.第二宇宙速度是多少？它的意义是什么？

自

（脱离速度）

主 学

探究：物体在地球表面附
近做匀速圆周运动的线速 度及周期

探究：物体在地球表面 附近做匀速圆周运动的

线速度及周期

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探究一 若已知：地球的质量为 M  5.98 1024 kg
半径R=6400km，引力常量G=6.67 10 11 Nm2kg2 探究：物体在地球表面附近运行的线速度 （第一宇宙速度）及周期