宇宙航行(公开课).ppt

双星问题 * * * * * * * * 仰望星空 ——温家宝 我仰望星空， 我仰望星空 它是那样寥廓而深邃； 它是那样自由而宁静； 那无穷的真理， 那博大的胸怀， 让我苦苦地求索、追随。 让我的心灵栖息、依偎。 　　 我仰望星空， 我仰望星空， 它是那样庄严而圣洁； 它是那样壮丽而光辉； 那凛然的正义， 那永恒的炽热， 让我充满热爱、 让我心中燃起希望的烈 感到敬畏。 焰、响起春雷。 汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多大？ mg FN Fn= m v2 R F合＝mg－FN v2 R ∴ mg－FN＝m v2 R ∴ FN ＝mg－m 由牛顿第三定律得 v2 R F压＝FN ＝mg－m FN ＜mg 若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？ 1、拱形桥 v2 R mg＝m mg FN 当FN = 0 时，汽车及其中的物体处于完全失重状态。 FN＝0 时,汽车的速度多大？ v＝ gR v2 R FN ＝mg－m 汽车脱离桥面，将做平抛运动。 思考与讨论 地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R（R=6400km），若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零？ 要点探究 mg FN 牛顿关于卫星的设想 从高山上水平抛出物体，速度越大，落地点离山脚越远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造卫星 v=7.9km/s 讨论:地面附近发射飞行器时,如果发射速度大于7.9km/s，会对飞行器的运行轨道有何影响？ ,是将人造地球卫星送入预定的轨道运行所必须具有的最小发射速度. 是近地卫星绕地球做匀速圆周运动的环绕速度. 是卫星绕地做匀速圆周运动所具有的最大速度. 第一宇宙速度： 7.9 km/sV11.2 km/s时，卫星绕地球运行的轨道不是圆而是椭圆。 11.2 km/s≤V16.7km/s时,卫星会克服地球的引力成为 绕太阳运转的人造行星。 11.2 km/s称为第二宇宙速度。 v≥16.7km/s,卫星就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。 这个速度叫第三宇宙速度。 环 绕 速 度 脱离速度 逃逸速度 探究三：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动,推出卫星环绕速度V,角速度ω,周期T,向心加速度an与轨道半径R的关系吗？ 1 2 3 4 高轨,低速,长周期 低轨,高速,短周期 o F=0 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做匀速圆周运动所需的力 F r v m 2 F F= F F mg FN FN = 0，宇航员处于完全失重状态 r 航天器中的失重现象 =0 月球 月球轨道 地球 地月转移轨道 点火加速 减速制动 月球探测卫星发射 m2 m2 m1 m1 o r2 r1 在天体运动中，把两颗相距很近各自以一定的速率绕某一中心转动，且始终与转到中心在同一直线的恒星称为双星。 特点： 1.相互作用的万有引力提供向心力。 2.运动的周期、角速度相等。 规律： 例题： 天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为L，试推算这个双星系统的总质量。（引力常量为G） m2 m2 m1 m1 o r2 r1 2.三个质量皆为m的质点A、B、C。组成一边长为a的等边三角形，三个质点皆以角速度ω绕通过它们的质心O，且垂直于三角形平面的轴旋转。试求此角速度的大小。 三星问题 赤道平面 南 东 西 北 A B C D F1 F2 赤道平面 北 南 东 西 赤道平面 南 东 西 北 A B D C 所有同步卫星都具有如下特点： 1.只能分布在一个确定的赤道轨道上。 2.周期与地球自转的周期相同:T＝24h。 角速度ω与地球的自转角速度相同。 离地面高度:h=36000km。 线速度: v =3.1km/s。 同步卫星—— 月球 月球轨道 地球 地月转移轨