高中物理宇宙航行.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 万有引力与航天,5 宇宙航行,知识回顾,两条基本思路,1,、万有引力等于重力,2,、万有引力提供向心力,古人的梦想,嫦娥奔月,敦煌壁画,飞天,万户飞天,万户飞天,.mpg,世界上第一个想利用火箭飞行的人,14,世纪,儒勒,凡尔纳,（,1828-1905,）,法国科幻小说家,外国人的 “飞天”梦,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。首次指出利用喷气推进的多级火箭是实现太空飞行的工具。,梦想成真,在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月”只能是美丽的传说。,1957,年,10,月,4,日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而开创了人类的航天新纪元。,1961,年,4,月,12,日，前苏联成功地发射了第一艘“东方号”载人飞船，揭开了人类进入太空的序幕。,1969,年,7,月,20,日，美国“阿波罗”,11,号飞船的登陆舱降落在月球附近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想,2003,年,10,月,15,日，中国宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”飞船绕行地球,14,圈,人类进入了航天时代,03.wmv,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。,.,录像,.MPG,1970,年,4,月,24,日我国,第一颗人造卫星升空,二 梦想成真,2,中国的航天成就,2007,年,10,月,24,日嫦娥,一号月球探测器发射成功,b.avi,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,.,我国的宇航事业,.wmv,3,展望未来,美国,“,凤凰,”,号火星探测器,2007,年,8,月,4,日发射，,2008,年,5,月,25,日在火星着陆。,“,卡西尼,”,号土星探测器,1997,年,10,月,15,日发射升空，,2004,年,1,日飞抵土星。,“,先驱者,”,10,号,太空探测器,1972,年,3,月,2,日发射升空，,1986,年,6,月飞出太阳系,光子火箭,星球大战,超光速飞船“千年隼”号,1986,年美国挑战者号航天飞机爆炸,牛顿的设想,牛顿就曾设想,从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,则落点一次比一次远,如不计空气的阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上来,而围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星了,.,牛顿对人造卫星原理的描绘,牛顿设想的人造卫星原理图,一、宇宙速度,一、宇宙速度,1,、第一宇宙速度,v,=7900m/s,物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的线速度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。,6,24,11,10,37,.,6,10,98,.,5,10,67,.,6,=,-,m/s,一、宇宙速度,1,、第一宇宙速度,建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动,基本思路,1,：,万有引力提供向心力,GM,v,R,=,=7900m/s,=7.9km/s,v,=7900m/s,是地球卫星的最大运行速度,!,一、宇宙速度,1,、第一宇宙速度,建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动,基本思路,2,：,重力提供向心力,一、宇宙速度,1,、第一宇宙速度,适用于计算任一天体的第一宇宙速度,或,例：发射一颗绕地球做圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球半径的,4,倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？,解,:,万有引力提供卫星做圆周运动的向心力根据牛顿第二定律有,整理得,设第一宇宙速度为,卫星的轨道速度为,1,、第一宇宙速度,练习,1,、,A,星球的第一宇宙速度为,9km/s,。已知,B,星球的质量是,A,星球质量的,1/81,，,A,星球半径是,B,星球半径的,4,倍，则在,B,星球上发射“近地卫星”的环绕速度约为,km/s,解,:,整理得,GM,v,r,=,1,、第一宇宙速度,人造卫星在地面附近做圆周运动的周期,=84.6min,最小周期,一、宇宙速度,1,、第一宇宙速度,或：,=84,2,.6min,R,T,v,=,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：,指被发射物体离开地面时的水平初速度,一、宇宙速度,v,=7900m/s,是地球卫星的最小发射速度,!,3,、第三宇宙速度（逃逸速度）：,v,=16.7,千米,/,秒,（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）,1,、第一宇宙速度（环绕速度）：,v,=7.9,千米,/,秒,（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）,2,、第二宇宙速度（脱离速度）：,v,=11.2,千米,/,秒,（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）,或,一、宇宙速度,如果物体的发射速度等于或大于,16.7km/s,时，,物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。,16.7km/s,称为第三宇宙速度。,“,旅行者,”,1,号探测器,1988,年飞出太阳系,练习,2,、,人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率 （）,A,、一定等于,7.9km/s,B,、等于或小于,7.9km/s,C,、一定大于,7.9km/s,D,、介于,7.9 km/s11.2km/s,之间,B,二、人造地球卫星,1,、,基本思路：,万有引力（重力）提供向心力,2,、卫星运行速度、角速度、周期与半径的关系：,（,r,越大，,T,越大）,（,r,越大，,v,越小）,（,r,越大，,越小）,（,R,为地球的半径，,h,为卫星距地面的高度）,二、人造地球卫星,3,、,地球同步卫星：,相对于地面静止且 与地球自转周期相同的卫星叫地球同步卫星。,F,1,F,2,F,3,赤道平面,北,南,东,西,地球同步卫星轨道,所有同步卫星都具有如下特点：,1.,只能分布在一个确定的赤道轨道上。,2.,周期与地球自转的周期相同,:,T,24,h,。,角速度,与地球的自转角速度相同。,离地面高度,:,h,=,36000km,。,线速度,:,v,=,3.1km/s,。,同步卫星,与地球相对静止的人造卫星,1.,为了同步卫星之间不互相干扰，大约,3,左右才能放置,1,颗，这样地球的同步卫星只能有,120,颗。可见，空间位置也是一种资源。,2.,同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。,西昌卫星发射中心,酒泉卫星发射基地,太原卫星发射中心,相信通过同学们努力学习，一定会 为我国的航天事业贡献一份力量！,7.9km/s,11.2km/s 16.7km/s,第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度,是地球卫星的最小发射速度,课堂小结,一、宇宙速度,万有引力,(,重力,),提供向心力,二、人造地球卫星,同步卫星特点：,赤道轨道,周期,T,24,h,高度,h,=36000km,线速度,v,=3.1km/s,作业,P,44:1,、,3,