宇宙航行课件_ppt

梦想成真
阿波罗蹬月.wmv
黑洞
黑洞.asx
恒星被黑洞撕裂 科学家借助太空 望远镜在一个距地 球７亿光年的星系 中观测到了耀眼的 Ｘ射线暴发。科 学家相信，这是被 位于该星系中央的 黑洞所吞噬的一颗 恒星发出的“临终 呼叫”。
1、同步卫星是指相对于地面不动的人造地 球卫星（ ）。 A、它可以在地面上任一点的正上方，但离地 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 心的距离是一定的 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。
地球 轨 道梦ຫໍສະໝຸດ 成真在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月”只能是美丽的传说。 1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而 开创了人类的航天新纪元。
1961年4月12日，前苏联成功地发射了第一艘“东方号”载入飞船， 揭开了人类进入太空的序幕。 1969年7月20日，美国“阿波罗”11号飞船的登陆舱降落在月球附 近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想…… 2003年10月15日，中国宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”飞船绕行 地球14圈…… 人类进入了航天时代……
地 球
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
需要给物体以多大的速度，它才会不落回到地面呢?
建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路：卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对 卫星的万有引力提供。
R
探究一：
设地球的质量为M，
绕地球做匀速圆周运 动的人造卫星的质量 m，它到地心的距离 为r， 试推倒人造卫 星的线速度v 、角速 度ω 、周期T 、向心 加速度a 随半径 r 的 变化关系？
（发射速度不能低于它，否则卫星将不能环绕地球做圆周运动而落回地面）
2、第一宇宙速度是最大的环绕速度
（在环绕地球做匀速圆周运动的所有可能速度中）
在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于 7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨 迹就不是圆，而是椭圆。
第二宇宙速度
第二宇宙速度：11.2km/s 当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱 地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的 其它空间中去。我们把这个速度叫第二宇宙速度。
v m F r M
人造卫星的运行v、ω、T、a与r的关系
Mm v2 G 2 m r r
Mm G 2 m 2 r r
Mm 4 2 G 2 m 2 r r T
Mm G 2 ma r
v
GM r
GM r3

规律总结： 一正全反
4 2 r 3 T GM
GM a 2 r
探究二：要使一个物体在地面附近恰能围绕着 地球做圆周运动，需要为它提供多大的速度?
B
A
发射同步卫星的一种程序
设卫星在近地圆轨道上运 行的速率为v1，在A点短时 间加速后的速率为v2，沿转 移轨道刚到达远地点B时的 速率为v3，在B点短时间加 速后进入同步轨道后的速率 为v4。试比较v1、v2、v3、v4 的大小，并用小于号将它们 排列起来。
v3 v4 v1
B
A
v2
“神六”发射及运行过程可简化为：先由运载火箭 将飞船送入椭圆轨道，然后在椭圆轨道的远地点A实 施变轨，进入预定圆轨道，飞船变轨前后速度分别为 v1、v2，变轨前后的运行周期分别为T1、T2，飞船变 轨前后通过A点时的加速度分别为a1、a2，则下列说 法正确的是( ) B A A．T1＜T2，v1＜v2，a1＜a2 B．T1＜T2，v1＜v2，a1＝a2 预 C．T1＞T2，v1＞v2，a1＜a2 D．T1＞T2，v1＝v2，a1＝a2 定
ωh
A
g R h
B
3
GM
C
GM h
D
火箭发射人造卫星进入卫星轨道,大致分为三个阶 段。 第一阶段：火箭在大气密度最大的一层内飞行， 阻力很大。为了尽快摆脱稠密的大气层，通常采用 垂直向上发射，在几分钟内使火箭加速到足够大的 速度，这是加速阶段。一般靠第一级和第二级火箭 完成 。 第二阶段：第二级火箭脱落后，火箭已经飞出了 稠密的大气层，这时第三级火箭并不立即发动，它 靠第一阶段获得的速度继续升高而作惯性飞行。同 时在地面中心控制站的控制下，火箭轨道偏离垂直 方向，逐渐转变为水平方向。
第三宇宙速度
第三宇宙速度: 16.7km/s
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
各种各样的卫星……
1957年10月4日，前苏联发射了 世界上第一颗人造地球卫星
我国在1970年4月20日发射了第 一颗人造地球卫星
2003年10月15日，神州五号载人 宇宙飞船发射升空
难点突破：运行速度与发射速度辨析
运行速度： 指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。 发射速度：
指被发射物在地面附近离开发射装置时的水平初速度。
v发射
v环绕
阅读课本回答：
• 什么是第一宇宙速度？ • 什么是第二宇宙速度？ • 什么是第三宇宙速度？
第一宇宙速度（环绕速度）
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度， 叫第一宇宙速度，也叫地面附近的环绕速度。数值为 7.9km/s。 1、第一宇宙速度是发射卫星的最小速度
2、已知地球的半径为R、自转角速度为ω、 周期为T、地球的质量为M、地球表面的重 力加速度为g0、万有引力常量为G，在赤道 上空一颗相对地球静止的同步卫星离开地面 的高度h有几种计算方法？列出全部的表达 式。
3、设地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω， 万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g，同步 卫星的质量为m，离地心的距离为h，则同步卫星的 环绕速度v为（ ）。
人造地球卫星的运行轨道
卫星圆周运动的圆心和地球的地心重合。
存在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； ③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。
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；
地球同步卫星的特点
1、同步卫星与地球同步转动，又称静止卫星（相对 地面静止） （1）周期、角速度与地球自转周期、角速度相同， 所有同步卫星T=24h。
第五节、宇宙航行
目标引领
1、 了解人造卫星的有关知识 知道三个宇宙速度的涵义，会推 2、 导第一宇宙速度 能运用万有引力定律及匀速圆周 3、 运动的规律解决卫星运动的有关 问题 感知人类探索宇宙的梦想，培养 4、 献身科学的人生价值观
从 高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地 点也就一次比一次远。如果速度足够大，物体就不再落 回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
惯性飞行阶段
×
进入轨道
×
加速阶段
第三阶段：当火箭达到 与卫星轨道相切位置时，
地球
发动第三级火箭，使火箭 连同它所载的卫星加速到 预定的速度而进入卫星轨
道。卫星进入轨道后，通
稠密大气层 常就与火箭脱落。
已知：G 6.67 10
R 6.37 10 m
6
11
N m / kg
2
R 2
M 5.89 10 kg
24
GM GM 6.67 1011 5.98 1024 v m / s 7.9km / s 6 r R地 6.40 10
这就是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最小发射 速度，叫做第一宇宙速度。
（2）轨道确定：
只能在赤道面的正上方，且为一定高度处。
北
西
F引
赤道平面
东
南
美国的间谍卫星
发射同步卫星的一种程序 先将卫星发射至圆形近地的 圆轨道上， 在卫星经过A点时点火加速进 入椭圆形转移轨道, 到达远地点时再次自动点火加 速，进入同步轨道。 两次点火过程都使卫星沿切线 方向加速，并且点火时间很短。