2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章万有引力与宇宙航行7.4宇宙航行(10)课件

宇宙航行\n前置学习：1.万有引力定律的表达式？2.行星运动向心力的来源？3.小球从同一高度做平抛运动,随初速度的增大,轨迹将如何变化？\n嫦娥奔月敦煌飞天的壁画\n外国人的“飞天”梦\n抛出的石头会落地,为什么月亮没有落下来?月亮没有落下来必须具备什么条件？问题一：牛顿的思考与设想：\n牛顿的设想过程\n法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力法二：在地面附近,重力提供物体作圆周运动的向心力以多大的速度抛出这个物体,它才会绕地球表面运动不落下？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km)（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2,R=6400km）探究问题一：\n一　宇宙速度1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s．说明：（１）如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度,卫星将落到地面而不能绕地球运转；（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；(3）大于7.9km/s小于11.2km/s,卫星将沿椭圆轨道绕地球运行,地心即椭圆轨道的一个焦点．\n——虽然“R大,V小”,但这里V指绕行速度,而非发射速度.——因为向轨道发射卫星,火箭要克服地球引力对它做的功.轨道越高,要克服引力做功也多,发射速度越大.讨论:向高轨道发射卫星容易还是向低轨道发射卫星容易？\n11.2km/s>V(发射)≥7.9km/skm/s>V(运行)第一宇宙速度是最小的发射速度,也是最大的环绕速度结论:★发射速度与绕行速度\n２、第二宇宙速度（脱离速度）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,太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点．v2=11.2km/s\n3、第三宇宙速度（逃逸速度）这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．如果人造天体具有这样的速度,就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了．v3=16.7km/s\n一　宇宙速度\n探究问题二：（1）如图所示,a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？abc提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心\n各种各样的卫星……\n按轨道特点常用分类：㈠近地卫星轨道半径即地球半径㈡极地卫星轨道面与赤道面垂直㈢地球同步卫星卫星(通讯卫星)T=_______24h①轨道平面___________赤道平面②周期T一定：相对于赤道上某点静止③h=_________36000km④R、v、ω、T、an_______________“全部固定”（如何求？）\n课堂练习：已知地球的半径是6400km,地球自转的周期24h,地球的质量5.89×1024kg,引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,若要发射一颗地球同步卫星,试求：（1）地球同步卫星的离地面高度h（2）地球同步卫星的环绕速度v结论：地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度,并且以固定的速度环绕地球做圆周运动.\n\n19C中叶,俄罗斯学者奥尔科夫斯基指出：用喷气推进的多级火箭,是实现太空飞行的最有效工具.（适当介绍）梦想成真1957年,苏联发射第一颗人造地球卫星.1969年,阿波罗11号登月.1992年,中国载人航天工程启动.2003年,神舟五号宇宙飞船成功发射,杨利伟成为我国太空第一人.我国由此成为第三个能够独立开展载人航天活动的国家.\n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,向心加速度越小大小小小\n能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？课堂练习:\n小结：一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供:二、三种宇宙速度：v1=7.9km/s．（会推导）v2=11.2km/sv3=16.7km/s\n同步卫星的必须在赤道上空F向=F引F向F引F引同步卫星的个数大约3度角左右才能放置一颗卫星,地球的同步通讯卫星只能有120颗.可见,空间位置也是一种资源.