第六章第五节 宇宙航行.ppt

* 物 作者：马 伟 2013年 3月 22日 理 引入新课 自从1957年10月4日，前苏联发射第一颗人造卫星以来，人类已向太空发射了各种不同用途的卫星，在生产、生活和科研中得到了广泛的应用。那么人造卫星的发射需要满足什么条件？卫星绕地球的运动又有什么规律呢？这一节课，我们就来学习有关人造卫星的问题。 第6章第5节 宇宙航行 一、牛顿的设想 牛顿就曾设想, 从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,则落点一次比一次远,如不计空气的阻力,当速度足够大时, 物体就永远不会落到地面上来,而围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星了。 A B C D O V0 一、牛顿的设想 设地球的质量为M，绕其做匀速圆周运动的卫星的质量为m ，卫星到地心的距离为r，求卫星的线速度(v)、角速度(ω)、周期(T)和向心加速度(an)的表达式。 二、人造地球卫星的运动 M r R m 二、人造地球卫星的运动 “高轨低速长周期” 极地轨道 一般轨道 赤道轨道 所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上 平面 立体 赤道平面 二、人造地球卫星的运动 在地面附近做匀速圆周运动的卫星叫近地卫星 v=7.9km/s是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度。 T=84分钟是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小周期。 二、人造地球卫星的运动——近地卫星 可以认为r近似等于地球半径R 地球 R r 1. 周期 T = _______ 24h 2. 轨道平面___________ 在赤道平面内 4. r、v、ω、T、an _______________ 3. h =_________ 36000km “全部固定” （如何求？） 相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫做地球的同步卫星，又叫通讯卫星 思考：同步卫星的哪些物理量是不变的呢？ 同步卫星又叫静止轨道卫星，通常用作通讯卫星 结论： 地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度环绕地球做圆周运动。 二、人造地球卫星的运动 ——同步卫星 h=3.6×107m r=4.2×107m v=3km/s T=24h h=3.8×108m r≈3.8×108m v=1km/s T=27天 h≈0 r=6.4×106m v=7.9km/s T=84分钟 同步卫星 近地卫星 月球 近地卫星、同步卫星、月球三者比较 1、第一宇宙速度 三、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。 卫星匀速环绕的最大速度 P V=7.9Km/s 11.2V7.9 V11.2Km/S 探究: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？ 三、宇宙速度 脱离速度 当物体的速度等于或大16.7km/s时，物体可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。我们把16.7km/s叫做第三宇宙速度。 逃逸速度 2、第二宇宙速度 当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。 3、第三宇宙速度 三、宇宙速度 思考：你如何理解第一宇宙速度（v =7.9千米/秒） 是地球卫星最大的绕行速度，也是地球卫星的最小发射速度？ V1=7.9km/s 地球 V2=11.2km/s V3=16.7km/s 11.2km/sv7.9km/s 三、宇宙速度 1、v=7.9km/s是人造卫星 绕地球做匀速圆周运动 （不含椭圆）的最大速度。 2、在地面附近发射卫星，如果速度小于v=7.9km/s，引力大于所需的向心力，卫星将落回地面。 思考：  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,能否求出第一宇宙速度？ 我国航天简记 我国于1970年4月24日成功地研制并发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”，成为世界上第五个独立自主研制和发射人造地球卫星的国家 我国是世界上第三个掌握卫星回收技术的国家，卫星回收成功率达到国际先进水平； 我国是世界上第五个独立研制和发射地球静止轨道通信卫星的国家 1999年11月20日至21日，中国成功地发射并回收了第一艘“神舟”号无人试验飞船，标志着中国已突破了载人飞船的基本技术， 神舟回眸： 神舟一号 发射时间：1999年11月20日6时30分7秒 神舟五号 发射时间：2003年10月15日09时00分 宇航员：杨利伟 这次的成功发射标志着中国成为继前苏联（现由俄罗斯承继）和美国之后，第三个有能力独自将人送上太空的国家 神舟六号 发射时间： 2005年10月12日9时0分0秒 宇航员：费俊龙和聂海胜 神舟七号 发射时间： 2008年9月25日21时10分