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1、第五節(jié)第五節(jié) 宇宙航行宇宙航行句容市第三中學(xué)句容市第三中學(xué) 陳剛陳剛牛頓在牛頓在16871687年發(fā)表年發(fā)表的自然哲學(xué)的數(shù)的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中描述的學(xué)原理中描述的人造地球衛(wèi)星原理人造地球衛(wèi)星原理圖圖發(fā)射速度：發(fā)射速度：將人造衛(wèi)星送入預(yù)定軌將人造衛(wèi)星送入預(yù)定軌道運動所必須具有的速道運動所必須具有的速度。度。hRvmhRMmG22)(hRGMv)()(22hRmhRMmG3)(hRGM2TGMhRT3)(2建立模型建立模型RGMv sm/1040. 61089. 51067. 662411sm/k9 . 7若飛行器在近地軌道上運行，則有若飛行器在近地軌道上運行，則有h=0（rR）討論：討論：GM
2、TR32s2411361089. 51067. 6)104 . 6 (14. 32min85衛(wèi)星運動的最衛(wèi)星運動的最大運行速度大運行速度衛(wèi)星繞地球運衛(wèi)星繞地球運動的最小周期動的最小周期我們能否發(fā)射一顆周期我們能否發(fā)射一顆周期70min70min的衛(wèi)星呢？的衛(wèi)星呢？第一宇宙速度第一宇宙速度 物體在地面物體在地面附近附近繞地球做勻速圓周運動的線速度，叫繞地球做勻速圓周運動的線速度，叫第一宇第一宇宙速度宙速度，也叫地面附近的，也叫地面附近的環(huán)繞速度環(huán)繞速度。數(shù)值為。數(shù)值為7.97.9km/skm/s 當(dāng)發(fā)射速度大于當(dāng)發(fā)射速度大于7.97.9km/skm/s，小于小于11.211.2km/skm/s，
3、它繞它繞地球運行的軌道不是圓，而是橢圓。地球運行的軌道不是圓，而是橢圓。第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運動的最大線速度第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運動的最大線速度第二宇宙速度第二宇宙速度 當(dāng)物體的速度等于或大于當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時，它就會克時，它就會克服地球的引力，成為圍繞太陽運動的人造行星，或飛服地球的引力，成為圍繞太陽運動的人造行星，或飛到其它行星上。我們把到其它行星上。我們把11.2km/s叫做叫做第二宇宙速度第二宇宙速度。脫離速度脫離速度第三宇宙速度第三宇宙速度 當(dāng)物體的速度等于或大于當(dāng)物體的速度等于或大于16.
4、7km/s時，時， 物體可以掙脫太陽引力的束縛，飛到太物體可以掙脫太陽引力的束縛，飛到太 陽系以外的宇宙空間。我們把陽系以外的宇宙空間。我們把16.7km/s 叫做叫做第三宇宙速度第三宇宙速度。逃逸速度逃逸速度概念辨析概念辨析發(fā)射速度和運行速度發(fā)射速度和運行速度 1、發(fā)射速度：、發(fā)射速度：是指被發(fā)射物在地面附近離開是指被發(fā)射物在地面附近離開 發(fā)射裝置時的發(fā)射裝置時的速度。速度。宇宙速度均指發(fā)射速度宇宙速度均指發(fā)射速度第一宇宙速度為在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也第一宇宙速度為在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球運行的最大速度是環(huán)繞地球運行的最大速度2、運行速度：、運行速度：是指衛(wèi)星進(jìn)入軌道后繞地
5、球做勻速是指衛(wèi)星進(jìn)入軌道后繞地球做勻速圓周運動的速度。圓周運動的速度。1GMvrr v近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星其它衛(wèi)星其它衛(wèi)星vv運發(fā)vv運發(fā)地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星1、所謂地球同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止的人造衛(wèi)、所謂地球同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止的人造衛(wèi)星，它在軌道上跟著地球自轉(zhuǎn)，同步地做勻速圓周星，它在軌道上跟著地球自轉(zhuǎn)，同步地做勻速圓周運動，它的周期：運動，它的周期：T24h2、所有的同步衛(wèi)星只能、所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個確定軌道分布在赤道上方的一個確定軌道上上 ，即同步衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，衛(wèi)星離，即同步衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，衛(wèi)星離地面高度為定值。地面高度為定
6、值。 注注:對同步衛(wèi)星：對同步衛(wèi)星： 其其r、 v、T 、g 均為均為 定值定值練習(xí)：練習(xí)： 求同步衛(wèi)星離地面高度求同步衛(wèi)星離地面高度223242GM2() (R)(R)R3.6 104 hmmhhTGM Thkm衛(wèi)地衛(wèi)地地地地設(shè)衛(wèi)星離地面高度為由解得中中國國航航天天事事業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展例題例題2 通信衛(wèi)星又叫同步衛(wèi)星，下面關(guān)于同步衛(wèi)通信衛(wèi)星又叫同步衛(wèi)星，下面關(guān)于同步衛(wèi)星的說法中正確星的說法中正確 的是的是 ( )A、所有的地球同步衛(wèi)星都位于地球的赤道平面內(nèi)、所有的地球同步衛(wèi)星都位于地球的赤道平面內(nèi)B、所有的地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量都相等、所有的地球同步衛(wèi)星的質(zhì)量都相等C、所有的地球同步衛(wèi)星繞地球作
7、勻速圓周運、所有的地球同步衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運 動動的角速度都相等的角速度都相等D、所有的地球同步衛(wèi)星離地球的高度都相等、所有的地球同步衛(wèi)星離地球的高度都相等 例題例題1、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則 ( ) A、速度越小，周期越小、速度越小，周期越小 B、速度越小，加速度越小、速度越小，加速度越小 C、加速度越小、加速度越小,周期越大周期越大 D、角速度越小、角速度越小,加速度越大加速度越大BCACD 例題例題3、兩顆人造地球衛(wèi)星，都在圓形軌道上運行，它、兩顆人造地球衛(wèi)星，都在圓形軌道上運行，它們的質(zhì)量相等，軌道半徑之比們的質(zhì)量相等，軌道半徑之比r1:r2
8、=1:2,則它們的則它們的(1)線速度之比線速度之比 v1:v2= (2)角速度之比角速度之比 1:2 = (3)周期之比周期之比 T1:T2 = (4)向心加速度之比向心加速度之比 a1:a2=例題例題4、“神舟號神舟號”飛船在離地面高為飛船在離地面高為870km的高空軌的高空軌道上運行十幾圈后返回地面，期間進(jìn)行了多項科學(xué)道上運行十幾圈后返回地面，期間進(jìn)行了多項科學(xué)實驗。若已知地球半徑為實驗。若已知地球半徑為6400km，則神舟號在高空則神舟號在高空圓軌道上勻速運動的速度為多大？圓軌道上勻速運動的速度為多大？例題例題5、已知地球是月球質(zhì)量的、已知地球是月球質(zhì)量的8倍，地球半徑為月球半倍，地球半徑為月球半徑的徑的3.8倍，在地球表面上發(fā)射衛(wèi)星，至少需要倍，在地球表面上發(fā)射衛(wèi)星，至少需要7.9km/s的速度，求在月球上發(fā)射一顆環(huán)繞月球表面運行的飛行的速度，求在月球上發(fā)射一顆環(huán)繞月球表面運行的飛行物至少需要多大的速度？物至少需要多大的速度？ 小小 結(jié)結(jié)222224rTmrmrrvmMmGr、 v、T 、g 均為均為 定值定值
高中物理第六章第五節(jié) 宇宙航行 課件人教版必修二
