7.4宇宙航行课件（18张PPT）

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第七章 万有引力与宇宙航行第4节 宇宙航行在楼顶上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？复抛运动如果被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出地速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。物体的初速度达到多大时就可以发射成为一颗人造地球卫星呢？牛顿的猜想vv建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动计算方法：万有引力提供向心力已知：地球半径R=6400km，地球质量M=卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度/s宇宙速度第一宇宙速度（环绕速度）：物体在地球附件做匀速圆周运动的速度第二宇宙速度（逃逸速度）：在地球上发射的飞行器大于此速度，会克服地球引力，永远离开地球第三宇宙速度（脱离速度）：在地球上发射的飞行器大于此速度，会挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外宇宙速度在地球上发射飞行器，速度为v：：飞行器将落回地面：飞行器将绕地球表面做匀速圆周运动：飞行器将绕地球做椭圆运动：飞行器将飞离地球：飞行器将挣脱太阳引力，飞到太阳系外宇宙速度第一宇宙速度（既是最小发射速度、也是最大环绕速度）第二宇宙速度（逃逸速度）设无穷远引力势能为零，则地球表面引力势能由机械能守恒，，r=∞，v’=0得：宇宙速度的推导（拓展）对于所有天体，逃逸速度都是环绕速度的倍 注：引力势能的计算：设无穷远处引力势能为零，则距地心距离为R处引力势能为第三宇宙速度：地球环绕太阳圆周运动速度的倍由于地球公转会给飞行器初动能，故又由于发射必须克服地球引力做功：故宇宙速度的推导（拓展）例1　(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是A.第一宇宙速度v1＝7.9 km/s，第二宇宙速度v2＝11.2 km/s，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1，小于v2B.美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度例2　我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球的第一宇宙速度约为7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的最大速率约为A.0.4 km/s B.1.8 km/sC.11 km/s D.36 km/s一般卫星运行参数与轨道半径的关系：人造地球卫星rR“高轨低速长周期”近地卫星具有：最小轨道半径最大绕行速度最小绕行周期人造地球卫星——近地卫星M近地卫星VR=r地球同步卫星具有与地球自转周期相同的公转周期，即周期固定，故角速度、线速度、公转半径均固定同步卫星通常用作地球通讯，故也叫通信卫星。人造地球卫星——地球同步卫星地球同步卫星三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。R5.6Rθ同步卫星作为通讯中继卫星，至少需要多少颗信号才可覆盖全球。例3　(多选)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道A.与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆B.与地球表面上某一经线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D.与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面是运动的例4　如图4所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星.下列关于a、b、c的说法中正确的是A.b卫星转动线速度大于7.9 km/sB.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aa＞ab＞acC.a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Ta＝Tc<TbD.在b、c中，b的线速度大阅读课本，总结人类对太空的探索历史载人航天与太空探索