宇宙航行一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptxVIP

宇宙航行

探月工程的实现过程中，我们解决了哪些问题？

1、如何让飞行器飞出地球？

2、如何让飞行器飞向月球？

3、如何让飞行器返回地球？

如何让飞行器飞向宇宙？

问题情景：牛顿的设想

思考1：什么力充当物体做匀速圆周运动所需的向心力呢？

任务1：

若地球的质量为M，物体的质量为m，它到地心的距离为r，万有引力常量为G，求物体绕地球做匀速圆周运动的速度v的表达式？

v

r

问题情景：牛顿的设想

已知地球质量M=5.98×1024kg，近地卫星在100-200km的高度飞行，远小于地球半径（R=6400km），可以近似用地球半径R代替卫星到地心的距离r，万有引力常量Ｇ=6.67×10-11N·m2/kg2，求卫星绕地球做匀速圆周运动的速度大小。

一、宇宙速度

1.第一宇宙速度：

物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。（r≈R）

思考2：如果知道地球表面的重力加速度g和地球的半径R，你能求出地球的第一宇宙速度吗？

物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，可认为向心力由重力提供的。

一、宇宙速度

1.第一宇宙速度：

物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。（r≈R）

2.计算方法：

①万有引力提供圆周运动的向心力。

②重力等于万有引力，提供圆周运动的向心力。

思考3：如果在地球表面附近发射速度大于第一宇宙速度，物体将怎样运动？（v7.9km/s）

一、宇宙速度

v

F万

一、宇宙速度

v

F万

2.第二宇宙速度：

大小v2=11.2km/s

当发射速度等于或大于11.2km/s时，飞行器就会克服地球的引力，永远离开地球。

3.第三宇宙速度：

大小v3=16.7km/s

当发射速度等于或大于16.7km/s时，飞行器就会挣脱太阳的引力，飞到太阳系外。

一、宇宙速度

总结：

v1=7.9km/s

0

v2=11.2km/s

v3=16.7km/s

最小_________

v7.9km/s

物体________

7.9km/s≤v11.2km/s

物体环绕地球沿______轨道运行

11.2km/s≤v16.7km/s

物体在__________运行

v≥16.7km/s

物体_____________

落回地面

椭圆

太阳系

逃离太阳系

发射速度

v

二、人造地球卫星

1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。

1970年4月24日，中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功。

中国航天之父——钱学森

二、人造地球卫星

思考4：

赤道

北回归线

卫星

Fn

F万

二、人造地球卫星

卫星轨道平面均经过地球的______,卫星轨道是____轨道。

地心处于圆轨道的_____处。

球心

圆

圆心

赤道轨道，极地轨道，倾斜轨道

二、人造地球卫星

思考5：

卫星运行轨道能否与某一经度圈共面同心？

赤道

任务2：

已知：地球质量为M，卫星质量为m，卫星运行轨道半径为r

合作探究：1.人造地球卫星运行参量（an、v、ω、T）的表达式

2.各参量随轨道半径的变化情况

二、人造地球卫星——运行规律

任务2：已知：地球质量为M，卫星质量为m，卫星运行轨道半径为r

合作探究：1.人造地球卫星运行参量（an、v、ω、T）的表达式

2.各参量随轨道半径的变化情况

二、人造地球卫星——运行规律

任务2：已知：地球质量为M，卫星质量为m，卫星运行轨道半径为r

合作探究：1.人造地球卫星运行参量（an、v、ω、T）的表达式

2.各参量随轨道半径的变化情况

二、人造地球卫星——运行规律

1.卫星运行参量(an、v、ω、T)由r决定,与卫星质量m无关

2.高轨低速大周期

3.最大运行(环绕)速度为第一宇宙速度v1=7.9km/s

二、人造地球卫星——特殊卫星

1.近地卫星：卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。

特点：

（1）r≈R

最小运行半径

二、人造地球卫星——特殊卫星

1.近地卫星：卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。

二、人造地球卫星——特殊卫星

1.近地卫星：卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。

特点：

（2）运行速度：v1=7.9km/s

最大运行速度

（1）r≈R

最小运行半径

二、人造地球卫星——特殊卫星

1.近地卫星：卫星轨道半径近似等于地球半径，即贴近地表。

（2）运行速度