二零二三年 优质公开课宇宙航行.ppt

第六章万有引力与航天1、万有引力定律的两种应用:2、处理匀速圆周运动问题的关键3、地球为什么绕太阳运动？向心力的来源太阳对地球的万有引力提供了地球做圆周运动的向心力嫦娥奔月敦煌飞天的壁画外国人的

“飞天”梦牛顿对万有引力的思考：设地球质量为M，被抛出去的物体的质量为m，物体绕地球运行的轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的物体的速度v如何推算？分析：物体做圆周运动，是地球对物体的引力提供向心力若把此物体看成是近地卫星，而近地卫星飞行的高度一般为100－200km，与地球的半径6370km相比，完全可以用6370km表示卫星到地心之间的距离，即r＝6370km，近地面的卫星的速度是多少呢？这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最小发射速度，叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度1、速度公式2、说明：(1)公式中每个字母的物理意义M表示地球质量，r表示地球半径，v表示第一宇宙速度(2)第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的线速度如果人造地球卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是椭圆。（3）第一宇宙速度为使卫星恰能够围绕地球做圆周运动的发射速度第二宇宙速度：11.2km/s使卫星能够逃离地球的引力作用的卫星发射速度当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度叫第二宇宙速度。使卫星能够逃离太阳的引力作用的卫星发射速度第三宇宙速度:16.7km/s如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去h=3.6×107mr=4.2×107mv=3km/sT=24hh=3.8×108mr≈3.8×108mv=1km/sT=27天h≈0r=6.4×106mv=7.9km/sT=84分钟同步卫星近地卫星月球近地卫星、同步卫星、月球三者比较凡是人造卫星的问题都可从下列关系去列运动方程，即:重力=万有引力=向心力人类航天始祖人类航天的始祖是我国明朝的万户。在15世纪的我国明朝早期，一位名叫“万户”的官员，在一把椅子的背后装上47支火箭。当然，那是当时能买到的最大的火箭。他自己坐在椅子上，并用绳子绑紧。两手则各拿一个大风筝。然后他要仆人将47支火箭同时点燃，想借用火箭的力量把他推向空中。这是美国人罗伯特·吉姆在1945年出版的《火箭与喷射》一书中的叙述。英国、德国和前苏联的一些火箭专家，在他们的著作中也提到或引用了这件事。可见，万户是世界上公认的“第一个尝试利用火箭进行飞行的人”。为表彰他的功绩，国际天文联合会将月球上的一座环形山命名为“万户”。航天科学的三位先驱齐奥尔科夫斯基于1903年发表了《利用喷气工具研究宇宙空间》一文和以他的名字命名的公式，奠定了火箭和液体发动机的理论基础还证明了脱离地球引力必须使用多级火箭。航天科学的三位先驱戈达德1926年他研制出世界上第一枚液体火箭航天科学的三位先驱冯·布劳恩

第二次世界大战时，纳粹德国在波罗的海边的佩内明德建了一个秘密导弹工厂。冯·布劳恩带领一批科学家在那里研制出现代导弹的鼻祖V-2。V-2导弹在二战中被成批生产并用于实战，主要用来轰炸伦敦。人类遨游太空回顾尤里·加加林1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林乘坐东方1号航天器，绕地球飞行108分钟后，胜利地完成人类历史上第一次宇宙飞行的任务，使人类遨游太空的梦想终于变成现实。人类遨游太空回顾尼尔·阿姆斯特朗巴兹·奥尔德林1969年7月20日，美国宇航员巴兹·奥尔德林（如图）和尼尔·阿姆斯特朗（头盔中影像）乘“阿波罗”11号飞船首次登上月球。人类遨游太空回顾杨利伟2003年10月15日，中国自行研制的“神舟”五号载人飞船，在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道，中国首位航天员杨利伟被顺利送上太空。******