6.xlsx 宇宙航行

第五节宇宙航行嫦娥奔月外国人的飞天梦创设情境问题:一、牛顿关于卫星的设想地面上抛出的物体,由于受到地球引力的作用,最终都要落回到地面。1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会落到地面上来?由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转,此时月球受到的地球引力(即重力),用来充当绕地球运转的向心力,故月球不会落到地面上来.问题探究0vABCD平抛运动演示让物体做平抛运动初速度逐渐增大O科学设想一、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。ABCOV0D问题:问题探究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。一、牛顿关于卫星的设想地球问题归纳问题探究思考？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?合作探究探究二若已知：地球表面重力加速度地球的半径R=6400km探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期探究一若已知：地球的质量为半径R=6400km，引力常量G=探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期22111067.6kgNm28.9msg合作探究kgM241098.5探究一若已知：地球的质量为半径R=6400km，引力常量G=探究：物体在地球表面附近运行的线速度（第一宇宙速度）及周期22111067.6kgNm22MmVGmRR=7.9km/GMvsR==2224MmGmRRT=π=84.6min解：GMRT32kgM241098.5探究二若已知：地球表面的重力加速度g=地球的半径R=6400km探究：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期28.9msskmgv/9.7R解：2gRT=π22TmRmg=84.6minRvmmg2(1)如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；(2)等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；二、宇宙速度1.第一宇宙速度人们把7.9km/s这个速度称作第一宇宙速度,又叫环绕速度。问题归纳所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度。它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．速度在v=7.9km/s的基础上继续增大，物体做什么样的运动呢？椭圆运动设置问题自主学习1.第二宇宙速度是多少？它的意义是什么？3.第三宇宙速度是多少？它的意义是什么？第三宇宙速度:v＝16.7km／s，是挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小发射速度。（脱离速度）（逃逸速度）地1、当发射速度为7.9km/s,物体恰好环绕地球表面做圆周运动；2、当发射速度大于7.9km/s时：①7.9km/sV11.2km/s,物体仍绕地球运行，但径迹是椭圆；②11.2km/s≤V16.7km/s物体脱离地球的吸引而围绕太阳运行；③V≥16.7km/s物体脱离太阳的吸引，而成为自由天体。二、宇宙速度问题归纳1、第一宇宙速度（环绕速度）:就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度V=7.9km/s，若7.9km/sv11.2km/s，它绕地球运动的轨迹是椭圆.(最大环绕速度,最小发射速度)2、第二宇宙速度（脱离速度）：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星克服地球的引力，永远离开地球。我们把这个速度叫第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的还受到太阳的引力。3、第三宇宙速度（逃逸速度）：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。我们把这个速度叫第三宇宙速度。3.对于其他的星球，以上三个宇宙速度是否变化呢？变化，不同星球的宇宙速度一般是不一样的例如：地球的第一宇宙速度是7.9km/s金星的第一宇宙速度是7.3km/s7.9km/GMvsR==问题探究注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念运行速度指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度发射速度指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度V运行V1=7.9km/s（第一宇宙速度）最小发射速度最大运行速度人造卫星的r大,需要的v发射大；而v运行却小V发射发射速度和运行速度注意：宇宙速度均指发射速度概念辨析卫星的运动规律223(2):MmGMGmrrr卫地地卫由得22(1):MmGMvGmvrrr卫地地卫由得232242(3):MmrGmrTrTGM卫地卫地由得可见：v、ω、T与r为一一对应关系r为卫星的轨道半径r=R地+h归纳总结反馈练习：★1.宇宙速度练习1：关于第一宇宙速度，下面说法正确的A．人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C．能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D．卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度BC小结：第一宇宙速度是发射的最小速度，是使卫星绕地球做圆周运动的最大速度练习2：人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，其速率是下列的（）A．一定等于7.9km/sB．等于或小于7.9km/sC．一定大于7.9km/sD．介于7.9km/s~11.2km/sB练习1：关于环绕地球运转的人造地球卫星，有如下几种说法，其中正确的是（）A.轨道半径越大，速度越小，周期越长B.轨道半径越大，速度越大，周期越短C.轨道半径越大，速度越大，周期越长D.轨道半径越小，速度越小，周期越长A★2.v、ω、T与半径的关系小结：v、ω、随半径的增大而减小，T随半径的增大而增大（注：对同一中心天体）D练习2：两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA：TB=1：8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为A．BC．D．2:1:,1:4:BABAvvRR1:2:,1:4:BABAvvRR1:2:,4:1:BABAvvRR2:1:,4:1:BABAvvRR三、人造卫星1.轨道中心地心2.________提供向心力万有引力地球合作探究如图所示，A、B、C、D四条轨道中不能作为卫星轨道的是哪条？提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心合作探究所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上三类人造地球卫星轨道：①赤道轨道，卫星轨道在赤道平面，卫星始终处于赤道上方②极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空③一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。人造地球卫星的运行轨道相对于地面静止且与地球自转同步的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。对于同步卫星的发射及轨道定位有什么要求呢，怎样才能保持与地球同步呢？地球同步卫星：反馈练习已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球的质量5.89×1024kg，引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，若要发射一颗地球同步卫星，试求：（1）地球同步卫星的离地面高度h（2）地球同步卫星的环绕（运行）速度v结论：地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度环绕地球做圆周运动。r、v、ω、T、g均为定值同步卫星同步卫星有以下几个特点：同步卫星的高度：（1）周期一定T=24h（2）在赤道平面内（3）高度一定（Ｒ＋ｈ）解得高度：ｈ＝km-G1883年，俄国学者齐奥尔科夫斯基提出使用火箭发射宇宙飞船的设想。创设情境1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星。1961年4月12日苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。三、梦想成真1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空我国的航天成就2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功2003年10月15日神舟五号杨利伟2005年10月12日神舟六号费俊龙聂海胜2008年9月25日神舟七号翟志刚刘伯明景海鹏1、三个宇宙速度：v1=7.9km/s（会推导）；v2=11.2km/s；v3=16.7km/s2、研究天体运动，包括人造卫星的运动基本方法：把天体或人造卫星的运动看作匀速圆周运动，且万有引力全部提供天体或人造卫星的向心力，(v为线速度、ω为角速度、T为周期、n为转速)3、人造卫星的轨道和地球同步卫星特点课堂小结三颗人造地球卫星A、B、C绕地球作匀速圆周运动，已知MA=MBMC，则三个卫星（）A．线速度关系为vAvB=vCB．周期关系为TATB=TCC．向心力大小关系为FA=FBFCD．半径与周期关系为232323CCBBAATRTRTRCAB地球ABD练习作业：问题与练习2、3神六变轨神六飞船入轨后先是在近地点200公里，远地点350公里的椭圆轨道上运行，运行5圈时，然后变轨到距地面343公里的圆形轨道。10月12日15时55分，北京航天飞控中心发出指令，启动神舟六号轨控发动机，从15时54分45秒开始，发动机工作了63秒，飞船的运动已接近圆形，变轨成功了！QPv3比较v1、v2、v3的大小?v1v2神州六号的相关问题v1____v2v2____v3v1____v3v1v3v2