6.5宇宙航行36张PPT
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文档简介
(共37张PPT)
人类的飞天梦想
嫦娥奔月
探究:地面上的物体，怎样才能离开地球呢？
A
B
C
D
O
V0
以平抛运动为模型的
推理过程
在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。
牛顿的设想过程
思考：以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球表面运动，不会落下来呢？
提示：物体将做什么运动？
若知道地球的质量M=5.98×1024kg ,半径R=6400km,引力常量G=6.67×1011N·m2/kg-2,如何求物体绕地球表面做匀速圆周运动的速度？
万有引力提供物体作圆周运动的向心力
若地球质量未知，而知道地球表面的重力加速度 g=9.8m/s2， 地球半径R=6400km,能否求出这一速度？
在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力
1、第一宇宙速度
一、宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速
度，叫做第一宇宙速度。
环绕速度
牛顿的设想过程
小结：第一宇宙速度（ v=7.9km/s ）是能成功发射卫星的最小的发射速度
发射速度 指被发射物体离开地面时的速度
发射速度v﹤7.9km/s, 物体会落回地面
发射速度v=7.9km/s , 物体会在地面附近绕地球做匀速圆周运动
发射速度7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s, 物体绕地球运转，但轨迹是椭圆
当物体的发射速度等于或大于11.2km/s时，物体就会挣脱地球引力的束缚，不再绕地球运行，而是绕太阳运行，成为人造太阳行星。
11.2km/s称为第二宇宙速度。
如果物体的发射速度等于或大于16.7km/s时，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。
16.7km/s称为第三宇宙速度。
“旅行者”1号探测器
1988年飞出太阳系
总结：
发射速度v 运动情况
v﹤7.9km/s
v=7.9km/s
7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s
11.2km/s≦v ﹤16.7km/s
16.7km/s ≦v
第二宇宙速度
第一宇宙速度
第三宇宙速度
物体落回地面
物体在地面附近绕地
球做匀速圆周运动
物体绕地球运转，运
动轨迹是椭圆。
物体绕太阳运动
物体飞出太阳系
地球
二、人造地球卫星
1.卫星围绕地球做匀速圆周运动
2.万有引力提供向心力
思考与讨论：如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？
F1
F2
F3
赤道平面
北
南
东
西
轨道特点：轨道圆心一定是地球中心
F
V
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,求卫星运动的线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a
3、人造卫星运动的线速度、角速度、周期及向心加速度
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
卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度也称为运行速度
V1=7.9km/s （第一宇宙速度）
最小发射速度
最大运行速度
人造卫星的r大, 需要的v发射大；而v运行却小
思考与讨论：有一类卫星称为地球同步卫星，是指相对于地面静止的人造卫星。试分析地球同步卫星的特点
1、同步 卫星与地面相对静止，与地球 自转同步，周期为24h。
2、同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。
3、同步卫星只能定点在赤道上方。
4、离地的高度、运行的速率是唯一 确定的。
地球同步卫星的特点
试根据学案给的条件求出同步卫星的离地高度与运行速度
例1、关于第一宇宙速度，下面说法正确的有
A． 它是人造卫星绕地球飞行的最小速度
B． 它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度
C．它是人造卫星绕地球飞行的最大速度
D． 它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。
B C
课堂练习
例2、如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（ ）
Ａ．b所需向心力最小
Ｂ．b、c周期相等，且大于a周期
Ｃ．b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度
Ｄ．b、c线速度相等，
且小于a的线速度
ABD
1 万户飞天
世界上第一个想利用火箭飞行的人
14世纪
三、梦想成真
1957年10月，苏联发射
第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校
加加林乘坐东方一号载人飞
船进入太空，实现了人类进
入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗
11号将人类送上了月球。
1970年4月24日我国
第一颗人造卫星升空
2 中国的航天成就
2007年10月24日嫦娥
一号月球探测器发射成功
2003年10月15日
神舟五号
杨利伟
2005年10月12日
神舟六号
费俊龙聂海胜
2008年9月25日
神舟七号
翟志刚刘伯明
景海鹏
3 展望未来
美国“凤凰”号火星探测器2007年8月4日发射，
2008年5月25日在火星着陆。
“卡西尼”号土星探测器
1997年10月15日发射升空，
2004年1日飞抵土星。
“先驱者”10号太空探测器
1972年3月2日发射升空， 1986年6月飞出太阳系
1、宇宙速度：
第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射的最小速
度，是卫星绕地球运行的最大速度。
第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣脱地球束
缚的最小发射速度
第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是挣脱太阳束缚的
最小发射速度。
2、研究天体运动的基本方法：
把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运
动，万有引力提供天体或人造卫星的向心力.
课堂小结
计算同步卫星高度
万有引力提供向心力
同步通讯卫星轨道半径：h+R=4.2
同步卫星的线速度
解：万有引力提供向心力 故 =
由此解出v =
将地球质量 M及 轨道半径r带入
可见，空间位置也是一种资源。
应用：主要用于通信3颗同步卫星可实现全球覆盖
人类的飞天梦想
嫦娥奔月
探究:地面上的物体，怎样才能离开地球呢？
A
B
C
D
O
V0
以平抛运动为模型的
推理过程
在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面。
牛顿的设想过程
思考：以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球表面运动，不会落下来呢？
提示：物体将做什么运动？
若知道地球的质量M=5.98×1024kg ,半径R=6400km,引力常量G=6.67×1011N·m2/kg-2,如何求物体绕地球表面做匀速圆周运动的速度？
万有引力提供物体作圆周运动的向心力
若地球质量未知，而知道地球表面的重力加速度 g=9.8m/s2， 地球半径R=6400km,能否求出这一速度？
在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力
1、第一宇宙速度
一、宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速
度，叫做第一宇宙速度。
环绕速度
牛顿的设想过程
小结：第一宇宙速度（ v=7.9km/s ）是能成功发射卫星的最小的发射速度
发射速度 指被发射物体离开地面时的速度
发射速度v﹤7.9km/s, 物体会落回地面
发射速度v=7.9km/s , 物体会在地面附近绕地球做匀速圆周运动
发射速度7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s, 物体绕地球运转，但轨迹是椭圆
当物体的发射速度等于或大于11.2km/s时，物体就会挣脱地球引力的束缚，不再绕地球运行，而是绕太阳运行，成为人造太阳行星。
11.2km/s称为第二宇宙速度。
如果物体的发射速度等于或大于16.7km/s时，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。
16.7km/s称为第三宇宙速度。
“旅行者”1号探测器
1988年飞出太阳系
总结：
发射速度v 运动情况
v﹤7.9km/s
v=7.9km/s
7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s
11.2km/s≦v ﹤16.7km/s
16.7km/s ≦v
第二宇宙速度
第一宇宙速度
第三宇宙速度
物体落回地面
物体在地面附近绕地
球做匀速圆周运动
物体绕地球运转，运
动轨迹是椭圆。
物体绕太阳运动
物体飞出太阳系
地球
二、人造地球卫星
1.卫星围绕地球做匀速圆周运动
2.万有引力提供向心力
思考与讨论：如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪一条？
F1
F2
F3
赤道平面
北
南
东
西
轨道特点：轨道圆心一定是地球中心
F
V
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,求卫星运动的线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a
3、人造卫星运动的线速度、角速度、周期及向心加速度
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
卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度也称为运行速度
V1=7.9km/s （第一宇宙速度）
最小发射速度
最大运行速度
人造卫星的r大, 需要的v发射大；而v运行却小
思考与讨论：有一类卫星称为地球同步卫星，是指相对于地面静止的人造卫星。试分析地球同步卫星的特点
1、同步 卫星与地面相对静止，与地球 自转同步，周期为24h。
2、同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。
3、同步卫星只能定点在赤道上方。
4、离地的高度、运行的速率是唯一 确定的。
地球同步卫星的特点
试根据学案给的条件求出同步卫星的离地高度与运行速度
例1、关于第一宇宙速度，下面说法正确的有
A． 它是人造卫星绕地球飞行的最小速度
B． 它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度
C．它是人造卫星绕地球飞行的最大速度
D． 它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。
B C
课堂练习
例2、如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（ ）
Ａ．b所需向心力最小
Ｂ．b、c周期相等，且大于a周期
Ｃ．b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度
Ｄ．b、c线速度相等，
且小于a的线速度
ABD
1 万户飞天
世界上第一个想利用火箭飞行的人
14世纪
三、梦想成真
1957年10月，苏联发射
第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校
加加林乘坐东方一号载人飞
船进入太空，实现了人类进
入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗
11号将人类送上了月球。
1970年4月24日我国
第一颗人造卫星升空
2 中国的航天成就
2007年10月24日嫦娥
一号月球探测器发射成功
2003年10月15日
神舟五号
杨利伟
2005年10月12日
神舟六号
费俊龙聂海胜
2008年9月25日
神舟七号
翟志刚刘伯明
景海鹏
3 展望未来
美国“凤凰”号火星探测器2007年8月4日发射，
2008年5月25日在火星着陆。
“卡西尼”号土星探测器
1997年10月15日发射升空，
2004年1日飞抵土星。
“先驱者”10号太空探测器
1972年3月2日发射升空， 1986年6月飞出太阳系
1、宇宙速度：
第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射的最小速
度，是卫星绕地球运行的最大速度。
第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣脱地球束
缚的最小发射速度
第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是挣脱太阳束缚的
最小发射速度。
2、研究天体运动的基本方法：
把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运
动，万有引力提供天体或人造卫星的向心力.
课堂小结
计算同步卫星高度
万有引力提供向心力
同步通讯卫星轨道半径：h+R=4.2
同步卫星的线速度
解：万有引力提供向心力 故 =
由此解出v =
将地球质量 M及 轨道半径r带入
可见，空间位置也是一种资源。
应用：主要用于通信3颗同步卫星可实现全球覆盖