高中物理必修二6-5宇宙航行.ppt

宇宙航行,拋出的石頭會(huì)落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒(méi)有落下來(lái)？衛(wèi)星、月亮沒(méi)有落下來(lái)必須具備什么條件？,問(wèn)題：,牛頓人造衛(wèi)星原理圖,牛頓的設(shè)想過(guò)程,法一：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,探究問(wèn)題一：以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球質(zhì)量M=5.891024kg, 地球半徑R=6400km),（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）,一 宇宙速度,1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度） v1=7.9km/s 它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,說(shuō)明： （）如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；,（）等于這個(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；,（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn),、第二宇宙速度（脫離速度）,這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度 如果人造天體的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，則它的運(yùn)行軌道相對(duì)于太陽(yáng)將是橢圓，太陽(yáng)就成為該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn),v2=11.2 km/s,3、第三宇宙速度（逃逸速度）,這是衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度 如果人造天體具有這樣的速度，就可以擺脫地球和太陽(yáng)引力的束縛而飛到太陽(yáng)系外了,v3=16.7 km/s,各種各樣的衛(wèi)星,探究問(wèn)題二：人造衛(wèi)星的軌道,（1）如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪幾條？,提示：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力必須指向地心,（2）這三條軌道中哪一條軌道中的衛(wèi)星可能和地球自轉(zhuǎn)同步？,課堂練習(xí)：人造衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律 衛(wèi)星的繞行速度v 、角速度 、周期T與軌道半徑 r 的關(guān)系,1、繞行速度v與r的關(guān)系,2、角速度與r的關(guān)系,3、周期T與r的關(guān)系,不同高度的衛(wèi)星,課堂練習(xí)：人造衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律,線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：,思考：對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星： （1）離地面越高，向心力越 （2）離地面越高，線速度越 （3）離地面越高，周期越 （4）離地面越高，角速度越 （5）離地面越高，向心加速度越,小,大,小,小,小,二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度,發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個(gè)不同的概念,（1）發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開(kāi)發(fā)射裝置時(shí)的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無(wú)能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升一定的高度，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軌道,（2）環(huán)繞速度：是指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度,注意：衛(wèi)星的實(shí)際環(huán)繞速度一定小于發(fā)射速度,（3）發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)的速度是不是同一 速度？發(fā)射速度大說(shuō)明什么？衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速度 大又說(shuō)明什么？,學(xué)生思考：,（1）將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個(gè)更容易？ 為什么？,（2）所需要的發(fā)射速度，哪一個(gè)更大？為什么？,三、地球同步衛(wèi)星,1. 周期 T = _,24h,2. 軌道平面_,赤道平面,4. R、v、T、an _,3. h =_,36000km,“全部固定”,（如何求？）,相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫做地球的同步衛(wèi)星，又叫通訊衛(wèi)星,思考：同步衛(wèi)星的哪些物理量是不變的呢？,同步衛(wèi)星又叫靜止軌道衛(wèi)星，通常用作通訊衛(wèi)星,結(jié)論： 地球同步衛(wèi)星必須發(fā)射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。,第一宇宙速度是最大速度還是最小的速度？,探究問(wèn)題三：,提示： 同步衛(wèi)星速度：V=9.67102m/s v1=7.9km/s,練習(xí)：求近地衛(wèi)星的周期,我們能否發(fā)射一顆周期為80min的衛(wèi)星嗎？,P,Q,設(shè)在小圓軌道P點(diǎn)處的速度為V1，橢圓軌道P點(diǎn)處的速度為V2，橢圓軌道Q點(diǎn)處的速度為V3,大圓軌道Q點(diǎn)處的速度為V4,試比較四個(gè)速度的大小關(guān)系,V2V1V4V3,小