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物理组尚永志
大方三中物理教研组—尚永志 * * * 大方县第三中学2016年“奎峰”杯教学课件设计 尚永志 中国人的飞天梦 外国人的“飞天”梦 飞天之梦的历史 一、牛顿关于卫星的设想 问题情境 一、牛顿关于卫星的设想 物体做平抛运动时,水平速度越大,飞行的水平距离越远。 2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。 由于地球是一个圆球,当平抛的水平初速度足够大时,物体飞行的距离也很大, 故物体不能再 落回地面,而成为一颗绕地球运转的卫星. A B C O V0 D 问题: 问题情境 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。 牛顿人造卫星原理图 一、牛顿关于卫星的设想 问题: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ,会怎样呢? 第二宇宙速度:物体克服地球引力,永远脱离地球的速度. (脱离速度) 第三宇宙速度:物体挣脱太阳引力,飞出太阳系的速度. (逃逸速度) 11.2 km/s V 7.9 km/s V = 16.7 km/s V = 11.2 km/s V = 7.9km/s 绕地球运动的轨迹就不再是圆,而是椭圆,发射速度越大,椭圆轨道越“扁”。 第一宇宙速度:物体在地表附近绕地球做匀速圆周运动的速度. (环绕速度) 二、宇宙速度 思考? 1. 以多大的速度将物体抛出,它才会成为绕地球表面运动的卫星? 推导方法一:万有引力提供物体作圆周运动的向心力 推导方法二:地表附近,重力近似等于万有引力 人们把7.9km/s这个速度称作第一宇宙速度,又叫环绕速度。 如果发射速度如小于第一宇宙速度,卫星将落到地面; 如果发射速度等于第一宇宙速度,卫星刚好能贴着地球表面作匀速圆周运动。 所以,第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度。 二、宇宙速度 结论: 卫星的运行速度、角速度、运转周期与其本身质量无关,仅由轨道半径决定。 离地面越高的卫星,运行速度越小,周期越长,发射需要的初速度越大。 所以,第一宇宙速度是发射卫星的最小发射速度,也是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度。 (补充):卫星发射速度和卫星运行速度的区别 三、人造地球卫星运行的规律 问题: 将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大?哪一个更容易?为什么? 向高轨道发射卫星时, 需要的初速度越大,火箭克服地球对卫星的引力而作更多的功,对火箭的要求更高一些,所以比较困难. 三、人造地球卫星运行的规律 大方三中物理教研组—尚永志 * * *
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