5 5 5 5宇宙航行宇宙航行第第第第5 5节节节节 宇宇宇宇 宙宙宙宙 航航航航 行行行行被炸飞的灰太狼，有没有可能再也回不来了？在高山上，物体被抛出的速在高山上，物体被抛出的速度越大，落地点越远，度越大，落地点越远，大胆设想：如果速度足够大，大胆设想：如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将物体就不再落回地面，它将绕地球做圆周运动绕地球做圆周运动一、牛顿的思考与设想一、牛顿的思考与设想 牛顿绘制的人造卫星原理图牛顿绘制的人造卫星原理图问题问题1: 根据什么列方程？根据什么列方程？万有引力提供向心力。万有引力提供向心力。 问题问题2：以多大的速度抛出这个物体，它才刚以多大的速度抛出这个物体，它才刚好环绕好环绕地球表面附近地球表面附近做圆周运动，不会落下做圆周运动，不会落下来？来？(已知已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量地球质量M=5.891024kg, 地球半径地球半径R=6400km，地球表，地球表面的重力加速度面的重力加速度g=9.8m/s2) 根据设想进行计算根据设想进行计算 v=7.9km/s v=7.9km/s 第一宇宙速度第一宇宙速度V问题问题3 3: : 若卫星的发射速度大于若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？，会怎样呢？V是指发射速度，并不是卫星在轨道上的运行速度第三宇宙速度：第三宇宙速度：第三宇宙速度：第三宇宙速度：v v =16.7=16.7千米千米千米千米/ /秒秒秒秒（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）第二宇宙速度：第二宇宙速度：第二宇宙速度：第二宇宙速度：v v =11.2=11.2千米千米千米千米/ /秒秒秒秒（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）第第第第5 5节节节节 宇宇宇宇 宙宙宙宙 航航航航 行行行行二、三个宇宙速度二、三个宇宙速度第一宇宙速度：第一宇宙速度：第一宇宙速度：第一宇宙速度：v v =7.9=7.9千米千米千米千米/ /秒秒秒秒（人造卫星的（人造卫星的（人造卫星的（人造卫星的最小发射速度最小发射速度最小发射速度最小发射速度）三、三、梦想成真梦想成真 1957年10月，原苏联发射第一颗人造地球卫星齐奥尔科夫斯基贡献：提出用多级火箭推进实现太空飞行三、三、梦想成真梦想成真 几年之后，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。实现了人类第一次进入太空。他的非凡勇气，鼓舞了更多人为航天事业奋斗。 火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108分，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。世界航天世界航天三、三、梦想成真梦想成真 1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，确是人类迈出的一大步。世界航天世界航天2003年年2月月1日，哥日，哥伦比亚号航天飞机伦比亚号航天飞机在重返地面的过程在重返地面的过程中突然发生解体燃中突然发生解体燃烧，航天飞机上的烧，航天飞机上的七名宇航员，包括七名宇航员，包括六名美国人及一名六名美国人及一名以色列人全部遇难。以色列人全部遇难。 三、三、梦想成真梦想成真 无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。世界航天世界航天 19701970年，年， “东方东方红红”1号，中国第一号，中国第一颗人造卫星。中国颗人造卫星。中国是第五个能自行发是第五个能自行发射卫星的国家射卫星的国家。三、三、梦想成真梦想成真 中国航天中国航天说一说：卫星在生活中的应用说一说：卫星在生活中的应用 通讯卫星导航卫星嫦娥二号探测卫星如图所示，如图所示，A、B、C、D四条轨道中可以作为四条轨道中可以作为卫星轨道的有（卫星轨道的有（ ） 根据卫星做圆周运动的向根据卫星做圆周运动的向心力必须指向地心可知轨心力必须指向地心可知轨道平面必过地心道平面必过地心A B C1、卫星的轨道、卫星的轨道四、卫星的运行规律四、卫星的运行规律2、已知卫星环绕地球做圆周运动，地球质量为已知卫星环绕地球做圆周运动，地球质量为M，卫，卫星质量为星质量为m，轨道半径为，轨道半径为r，引力常量，引力常量G, 求出卫星的求出卫星的线速度线速度v、角速度、角速度w、周期、周期T、向心加速度的表达式、向心加速度的表达式?四、卫星的运行规律四、卫星的运行规律总结：越高越慢，越低越快总结：越高越慢，越低越快 第一宇宙速度也是最第一宇宙速度也是最大环绕速度大环绕速度1、宇宙速度、宇宙速度第一第一宇宙速度宇宙速度7.9km/s，第二宇宙速度第二宇宙速度11.2km/s，第第三宇宙速度三宇宙速度16.7km/s。 第一宇宙速度是第一宇宙速度是卫星发射的最小速度卫星发射的最小速度，是在，是在轨道上运行轨道上运行的最大速度的最大速度.2、人造卫星的运行规律、人造卫星的运行规律 小结：小结： 本节课我们学习了：本节课我们学习了：越高越慢，越低越快越高越慢，越低越快 65宇宙航行宇宙航行 问题与练习参考解答：问题与练习参考解答：1解：解：“神神”5号绕地球运动的向心力由其受号绕地球运动的向心力由其受到的地球万有引力提供。到的地球万有引力提供。得得 其中周期其中周期T=2460（26037）/14min=91.64min，则：，则： =6.7106m 其距地面的高度为其距地面的高度为h= r-R=6.71066.4106=3105=300km 已知已知: “神神”5号绕地球运行时其距地面的号绕地球运行时其距地面的高度为高度为343km。根据牛顿第二定律有。根据牛顿第二定律有： 在地面附近有：在地面附近有： 又又r =R+h得：得：=5436 s=90.6 min2解：解：绕地球表面匀速圆周运动的人造卫星需绕地球表面匀速圆周运动的人造卫星需要的向心力，由地球对卫星的万有引力提供，要的向心力，由地球对卫星的万有引力提供，即：即： 得：得： 在地面附近有：在地面附近有： 得：得：联联立得：立得：3解：解：（1）设金星质量为）设金星质量为M1、半径为、半径为R1、金、金星表面自由落体加速度为星表面自由落体加速度为g1，在金星表面：在金星表面： 设地球质量为设地球质量为M2、半径为、半径为R2、地球表面自由落、地球表面自由落体加速度为体加速度为g2，在地球表面：在地球表面： 由以上两式得：由以上两式得： 得：得：（2）得：得：=7.3 km/s三、三、梦想成真梦想成真 同步卫星同步卫星同步卫星有以下几个特点：5、同步卫星高度固定不变（） 解得高度解得高度 ： km -线速度：角速度：