5宇宙航行江苏钱老师省级优课教学课件.pptxVIP

人造卫星 宇宙航行一.卫星的发射 假设地球赤道上一个无障碍的高速汽车车道， 这辆汽车以速度v运动， 猜想：汽车可不可能发射出去成为一颗卫星，并说出理由。 FNF引 运动分析：汽车做以地球球心为圆心的匀速圆周运动，其所受指向圆心的合力恰能提供所需向心力。 F合n = Fn通过受力分析：可得： F引－FN＝（1） 当v增加时，FN减小（2） 当FN减小到零，此时汽车恰好脱离地球表面绕地球圆周运动，成为地球的一颗卫星 ，卫星以近地轨道绕地球做匀速圆周运动。F引请同学们计算：已知地球半径R=6400km，地球质量M=6.0×1024kg ，地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，G=6.67×10-11N·m2／kg2 ，此时汽车的速度是多少？计算方法一：计算方法二：（所受的指向圆心的合外力）（所需的向心力）vF引思考分析：在地球表面沿水平方向以水平初速度发射卫星，试分析该卫星作何运动。（发射时卫星离地高度可忽略不计） 1.当 V=7.9km/s时,恰能成为一颗卫星 ，以近地圆形轨道绕地球飞行；vF引2.当 V7.9km/s, 所受引力大于所需向心力，做向心运动，最终落回地面。3.当 V7.9km/s, 所受引力不足以提供向心力，做离心运动，归纳总结：发射速度越大，轨道半径越大发射速度v运动情况v﹤7.9km/sv=7.9km/s7.9km/s ﹤ v ﹤11.2km/s11.2km/s v ﹤16.7km/s16.7km/s v成为卫星最小的发射速度物体落回地面物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动第一宇宙速度物体绕地球运转，运动轨迹是椭圆第二宇宙速度物体绕太阳或其他行星运动物体飞出太阳系第三宇宙速度·2、卫星的变轨a.思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其变轨到高轨道上运行，应采取什么措施？低轨到高轨：在变轨点加速高轨到低轨：在变轨点减速b.分析变轨的原理：（1）卫星在原轨道上做匀速圆周运动，（2）在变轨点所提供引力 保持不变，1.当速度增加时，所需向心力增加，引力不足以提供向心力，做离心运动，轨道半径增大。2.当速度减小时，所需向心力减小，所受引力大于所需向心力做向心运动，轨道半径减小。试比较V1、V2、V4、V5的大小同步地球卫星的发射v5v4F引v3v1v2LABV1V5, V2V4，V2V1,V5V4, V2V1V5V4[巩固训练]按照我国月球探测活动计划，在第一步“绕月”工程圆满完成任务后，将开展第二步“落月”工程，预计在2013年前完成。假设月球半径为R， 月球表面的重力加速度为g0。飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点，点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。2. 飞船在A点点火变轨的瞬间，做近心运动应减速，速度减小，3. 椭圆轨道Ⅱ的近月点B线速度大，4. 同在A点，卫星所受引力相同，合外力相同，加速度相同。三.思维拓展：1.汽车转弯时的安全速度，2.过拱桥时的安全速度 。