物理必修25.宇宙航行说课ppt课件

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1.万有引力定律的表达式？2.行星运动向心力的来源？3.卫星，月球不会落到地面必须具备的条件是什么？
抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？ 卫星月亮没有落下来必须具备什么条件？
牛顿的思考与假设：
抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？
以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？
设地球的质量为M，飞行器的质量为m，飞行器的速度为v，它到地心的距离为r，则有：
法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力
(已知G=6.67×10-11Nm2/kg2, 地球质量M= 5.89×1024kg, 地球半径R=6400km) ，故有：
说明： 近地卫星在离地100—200km的高度飞行，轨道半径r与地球半径R=6400km近似相等，所以这个速度也是近地卫星绕地球做匀速圆周运动所必有的速度。
1. 第一宇宙速度 v1=7.9km/s 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．
若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2 ，R=6400km，如何求解？
法二：重力提供物体作圆周运动的向心力
讨论1: 在其他天体表面发射卫星，最小发射速度是否也是7.9km/s ?
11.2km/s>v>7.9km/s
第二宇宙速度（脱离速度）：v =11.2km/s（卫星挣脱地球束缚成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度）
第三宇宙速度（逃逸速度）：v =16.7km/s（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）
二、卫星的发射速度和运行速度
(1)发射速度：指被发射物在地面附近离 开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再 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．
(2)环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后 绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴 着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度.
说明: 卫星的实际环绕速度一定小于发射速度.
讨论2： 将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个需要的发射速度更大?
高轨道需要发射速度大，因为高轨道的卫星发射过程中需要克服引力做的功越多
第一宇宙速度是最大速度还是最小的速度?
第一宇宙速度是最大发射速度还是最小发射速度?
以第一宇宙速度运行的卫星轨道最低，所以第一宇宙速度是最小发射速度
第一宇宙速度也是所有绕地球运行的卫星的最大环绕速度
“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜” ——爱因斯坦
1957年10月4日，苏联发射“斯普特尼克”1号人造卫星，这是人类向宇宙发射的第一颗人造卫星
1969年，阿波罗11号飞船成功登月
2003年，神舟五号宇宙飞船成功发射，我国由此成为第三个能够独立开展载人航天活动的国家。
我国发射的人造卫星类型
(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？
(2)这三条轨道中哪一条轨道中的卫星 可能和地球自转同步？
四、人造卫星的运动规律
在不同轨道运行的卫星的线速度、角速度、周期、向心加速度的大小什么关系？
设地球和卫星的质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r。则：
卫星绕地球运转的动力方程是什么？
线速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系式：
讨论：以下人造卫星的线速度、周期、角速 度的大小关系?
v1>v2=v3>v4
T1ω1>ω2=ω3>ω4
1、某星球质量是地球质量的2倍，半径是地球的0.5倍，在该星球上发射卫星，其第一宇宙速度是_______ （地球第一宇宙速度为7.9km/s)
2、有两个人造地球卫星，都绕地球作匀速圆周运动，已知他们的轨道半径之比r1 ：r2= 4 ：1，求这两个卫星的 (1)线速度之比 (2)角速度之比 (3)向心加速度之比 (4)运动周期之比
（1）1：2（2）1：8（3）1：16（4）8：1
3. 宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R2，R1＞R2，宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的(　　)A．线速度变小　　　 B．角速度变小C．周期变大 D．向心加速度变大