6.5 宇宙航行 （鲁威）.pptx

1、5 宇宙航行 高一物理组 鲁威,第六章 万有引力与航天,学习目标,1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度. 2.了解人造卫星的有关知识，掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系. 3.了解人类对太空探索的历程及我国卫星发射的情况.,嫦娥奔月,敦煌飞天的壁画,探究宇宙的奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就是人类的梦想，怎样才能实现这一梦想呢？,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.这个速度应该有多大呢？,牛顿设想的人造

2、卫星原理图,一、宇宙速度,1、第一宇宙速度,v =7.9km/s,物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。,建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动,基本思路1：万有引力提供向心力,v =7900m/s 是地球卫星的最大运行速度!,1、第一宇宙速度,1、第一宇宙速度,建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动,基本思路2：重力提供向心力,适用于计算任一天体的第一宇宙速度,人造卫星在地面附近做圆周运动的周期,最小周期,1、第一宇宙速度,如果速度继续增加，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，成为绕太阳运动的一颗人造行星,我们把11.2km/s叫做第

3、二宇宙速度(脱离速度),3、第三宇宙速度（逃逸速度）：v =16.7千米/秒 （卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）,1、第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒 （地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）,2、第二宇宙速度（脱离速度）：v =11.2千米/秒 （卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）,或,二、梦想成真,1、基本思路： 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 万有引力（重力）提供向心力,2、人造地球卫星的轨道特点,如图所示，如图所示，A、B、C、D四条轨道中可 以作为卫星轨道的是哪些？为什么？,答案 A、B、C轨道都可以.因为卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心

4、力，而万有引力是始终指向地心的，故卫星做匀速圆周运动的向心力必须指向地心，故D轨道不可以.A轨道卫星叫赤道轨道卫星、B轨道卫星叫极地卫星，C轨道卫星叫一般轨道卫星.,答案,(1)运行轨道：卫星的轨道平面均过 .卫星的轨道可以是 轨道，也可以是 轨道. 卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循 定律. 卫星绕地球沿圆轨道运行时，做 运动. (2)人造卫星的两个速度 发射速度：指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度，卫星离地面越高，需要的发射速度越大. 绕行速度：指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度.,地心,圆,开普勒第三,椭圆,匀速圆周,3、人造

5、地球卫星几个概念的理解,4、卫星运行速度、角速度、周期与半径的关系：,（r 越大，T 越大）,（r 越大，v 越小）,（r 越大，越小）,（R为地球的半径，h为卫星距地面的高度）,5、地球同步卫星：相对于地面静止且 与地球自转周期相同的卫星叫地球同步卫星。,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:T24h。 3.角速度与地球的自转角速度相同。 4.离地面高度:h=36000km。 5.线速度: v =3.1km/s（比第一宇宙速度小的多）。 特别说明：所有同步卫星运行参量相同，但质量不一定相同,同步卫星,与地球相对静止的人造卫星,1.为

6、了同步卫星之间不互相干扰，大约3左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。 2.同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。,1957年10月4日，原苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。卫星重83.6kg，每96min绕地球飞行一圈。,8.世界航天史,1961年4月12日苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一次进入太空。他的非凡勇气，鼓舞了更多人为航天事业奋斗。,火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108分，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。,1969年7月16日，阿波罗11号将人类送上了月球。当

7、时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，确是人类迈出的一大步。,1981年4月12日，世界上第一架航天飞机哥伦比亚号发射成功。同年11月12日和1982年3月22日、6月27日又相继进行了3次试飞，均获得成功。,但在2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员全部遇难。（其中有6名美国人、1名以色列人）,1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。,1970年， “东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家

8、。,9.中国航天史,风云一号,风云二号,中国首颗气象卫星；中国是第三个独立研制并发射太阳同步轨道卫星的国家。,通信卫星,1984年，试验通信卫星：“东方红”2号，标志着中国是世界上第5个能发射地球静止轨道卫星的国家。,飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础。,1992年，中国载人航天工程正式启动。 2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送人太空。,2005年1

9、0月12号，我国神州6号载人飞船发射升空，把费俊龙、聂海胜进入太空。,伴随着“神舟”号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程,一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！,相信通过同学们努力学习，一定会为我国的航天事业贡献一份力量！ 让我们为祖国的强盛而骄傲！,7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s,第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度 是地球卫星的最小发射速度,一、宇宙速度,万有引力(重力)提供向心力,课堂小结,二、梦想成真,同步卫星特点： 赤道轨道 周期T24h 高度h=36000km 线速度 v =3.1km/s,AD,课堂练习,2、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率 （ ）,A、一定等于7.9km/s B、等于或小于7.9km/s C、一定大于7.9km/s D、介于7.9 km/s11.2km/s之间,B,