《宇宙航行》课件(很好)

方案二
若已知：地球表面的重力加速度g= 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 2 9 . 8 m s 度及周期
解：
v mg m R
2
v gR 7.9km / s
2 r T 84.8 min V
阅读教材并回答：三种宇宙速度（发射速度）
第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太
三类人造地球卫星轨道：
①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星 始终处于赤道上方 ②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂 直，卫星通过两极上空 ③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
地球同步卫星
问题4：你能否 形象的描述它的轨道？
轨道与赤道重合
卫星位于赤道的正上 方的某一高度
同步卫星：相对于地面静止，公 转周期和地球自转周期相同的卫 星。
r最小，是最小发射速度。
归纳：第一宇宙速度是最小发射速度，也是最 大运行速度。
人造地球卫星
思考讨论四：人造地球卫星的运行轨道 如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫 星轨道的是哪一条？
北
F2
西
赤道平面
F1
F3
东
南
轨道中心
地心
万有引力 提供向心力 ________
人造地球卫星的运行轨道
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆） 轨道上
⑸定速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半径 即确定，因此线速度、角速度大小均不变 ⑹定加速度：由于同步卫星高度确定，其轨道半 径即确定，因此向心加速度大小也不变
三、梦想成真
• 1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星发射成 功 • 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，火箭点火起飞绕地球飞行一圈， 历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面 上，铸就了人类进入太空的丰碑。 • 1969年7月16日9时32分，阿波罗11号成功登临 月球，载人航天技术迅速发展。 • 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 送入太空。 • 2005年的神舟六号，2008年的神舟七号以及后来 的神舟八号、神舟九号、嫦娥一号、二号的成功 发射无一不说明了我国航天科技的发展之迅速。
1．特点：
⑴定周期：T=24h=86400s ⑵定点：相对于地面静止。 ⑶定轨道：同步卫星轨道必须在赤道上空 ⑷定高度：由 G Mm m( 2 )2 ( R h)
( R h) 2 T 2 2 2 GMT R gT 7 3 h 3 R R 3.6 10 (m) 2 2 4 4
阳系的速度. （逃逸速度）
V = 16.7 km/s V = 7.9km/s V = 11.2 km/s
第二宇宙速度:物体克服地球引力,永远脱离地球的速度.
第一宇宙速度:物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速
11.2 km/s >V > 7.9 km/s
度. （不同天体有各自的第一宇宙速度。如果卫星的发 射速度小于第一宇宙速度，卫星将落回地面。）
思考：第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度还是 最小速度？ r最小，是最大环绕速度。
思考讨论三:将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？ 哪一个更容易？为什么？
向高轨道发射 卫星时, 需要的 初速度大，因为 火箭克服地球对 卫星的引力而做 更多的功,对火 箭的要求更高一 些,所以比较困 难。
外国人的“飞天”梦
一、宇宙速度
思考讨论一:地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？
v0
问 题 情 境
O
平抛运动演示
A
B
C
D
让物体做平抛运动初速度逐渐增大
思考？
通过观看动画回答下列问题：
1、平抛物体速度逐渐增大，物体的落地点怎样变化
平的吗？
不是
越来越远 2、在速度足够大的情况下，运动通过的地面还是水
3 、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。
物体不再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。
牛顿关于卫星的Fra Baidu bibliotek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。
分组探究
方案一：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 1011 Nm2kg 2 探究：物体在地球表面附近运行的线速度及 周期 建立模型
Mm V2 G 2 =m R R
v=
GM = 7.9km / s R
2 r T 84.8 min V
作业：
1.P48问题与练习1、2、3. 2.课外探究活动 阅读材料，了解卫星基本知 识，培养对我国航天事业的 热爱并建立起投身祖国航天 事业的决心。
为梦想而努力！
嫦
娥
工
程
绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆，发射速度越大，椭圆轨道越“扁”。
二、人造地球卫星运动规律
探究二：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你 能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径 的关系吗？
1
3 2
4
v2 GM r越大（高），v越小 m v r r 越小 r越大， m 2 r GM 3 Mm r G 2 3 r m( 2 ) 2 r T 2 r r越大，T越大 T GM GM r越大，an越小 man an 2 r
发射速度：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，被发射物仅依 靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度、 进入运动轨道。 注意宇宙速度均指发射速度
运行速度：卫星在进入运行轨道后绕地球做 圆周运动的线速度。注意: 卫星的实际环绕 v发射 速度一定小于发射速度.
v环绕
思考：第一宇宙速度是发射卫星的最大速度还 是最小速度？
2
2
探究一：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度和周期
方案一：若已知：地球 方案二：若已知：地球
的质量M=5.98×1024kg, 表面重力加速度 半径R=6400km，引力常 g=9.8m/s2, 地球的半 量G=6.67×10径R=6400km. 11N· m2/kg2
探究：物体在地球表面附 探究：物体在地球表面附 近做匀速圆周运动的线 近做匀速圆周运动的线 速度及周期 速度及周期
1、万有引力等于重力
两 条 2 黄金代换：GM＝gR 基 本 2、万有引力提供向心力 思 G Mm ma m v m r m( 2 ) r r r T 路 2 3 4 r
2 2 2 2 向
Mm mg G 2 R
gR2 M G
M
GT
2
中 国 人 的 飞 天 梦
思考讨论二:物体要想成为地球的卫星，速度应该多大？
问题：月球绕着地球转要受到地球对它的吸引力 ,但是为什 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 的地球对它的万有引力全部提供绕地球运转的向心力 ,故月 球不会落到地面上来。
Mm V 2 2 G 2 m m r m r r r T