宇宙航行(上課用)1

神舟七號發(fā)射、在軌、返回動畫模擬.WMV5宇宙航行第5節(jié)宇宙航行窄視場相機拍攝的圖片伴星位于飛船前上方21度153米處神七飛船載人航天任務全程精彩回放重慶市忠縣中學校高一物理教研組嫦娥奔月敦煌飛天的壁畫

嫦娥奔月、夸父追日、女媧補天……遠在文字出現(xiàn)之前，中國人就用口耳相傳的傳說，訴說著對于太空的向往。

外國人的

“飛天”夢14世紀萬戶飛天世界上第一個想利用火箭飛行的人中國人的飛天夢嫦娥奔月外國人的飛天夢那么怎樣才能實現(xiàn)這一偉大夢想呢？第5節(jié)宇宙航行1、牛頓的設想英國科學家牛頓(1643-1727)在1687年出版的《自然哲學的數(shù)學原理》中，牛頓設想拋出速度很大時，物體就不會落回地面。平拋運動演示第5節(jié)宇宙航行讓物體做平拋運動初速度逐漸增大一科學的想象通過觀看動畫回答下列問題：1、平拋物體速度逐漸增大，物體的落地點怎樣變化？2、在速度足夠大的情況下，地面還是水平的嗎？3、速度達到一定值后，物體能否落回地面？

第5節(jié)宇宙航行越來越遠不能不是A對平拋運動的思考：第5節(jié)宇宙航行C我們的設想：

如果平拋物體的速度再增大物體會做什么運動呢？第5節(jié)宇宙航行思考：以多大的速度將物體拋出，它才會繞地球表面運動，不會落下來呢？PV=7.9Km/s11.2>V>7.9V>11.2Km/S探究:

若衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s

，會怎樣呢？請大家閱讀教材相關內容同時思考問題：1.第一宇宙速度是多少？它的意義是什么？第5節(jié)宇宙航行二、宇宙速度第一宇宙速度：v＝7.9km／s

是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度。2.這個值是怎樣來的呢？

如果以的速度7.9km/s將物體拋出，它將在地面附近繞地球做v=7.9km/s勻速圓周運動。自主探究v＝7.9km／s它是怎樣來的？第5節(jié)宇宙航行2.v＝7.9km／s這個值是怎樣來的呢？第一宇宙速度的推導思考：①求第一宇宙速度的條件是什么？②求第一宇宙速度的公式是什么？明白了以上兩個問題我們就來分組探究第一宇宙速度怎樣得來的！第5節(jié)宇宙航行分組探究：

例３．若取地球的第一宇宙速度為８km/s

，某行星的質量是地球質量的６倍，半徑是地球的1.5倍，則這顆行星的第一宇宙速度為多少？練習:探究二若已知：地球表面重力加速度地球的半徑R=6400km

探究：物體在地球表面附近做勻速圓周運動的線速度（第一宇宙速度）及周期探究一

若已知：地球的質量為半徑R=6400km，引力常量G=

探究：物體在地球表面附近做勻速圓周運動的線速度（第一宇宙速度）及周期第5節(jié)宇宙航行分組探究活動探究一

若已知：地球的質量為半徑R=6400km，引力常量G=

探究：物體在地球表面附近運行的線速度（第一宇宙速度）及周期=84.6min解：第5節(jié)宇宙航行探究二

若已知：地球表面的重力加速度g=地球的半徑R=6400km

探究：物體在地球表面附近做勻速圓周運動的線速度（第一宇宙速度）及周期解：=84.6min第5節(jié)宇宙航行二、宇宙速度說明：（１）如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運轉；

（２）等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動；1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度）v1=7.9km/s．這是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具備的速度．（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運行，地心就成為橢圓軌道的一個焦點．注意：衛(wèi)星的實際運行速度一定小于發(fā)射速度．人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運行速度（1）發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無能量補充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上升一定的高度，進入運動軌道（2）運行速度：是指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做勻速圓周運動的線速度．當衛(wèi)星“貼著”地面運行時，運行速度等于第一宇宙速度．發(fā)射速度與運行速度是兩個不同的概念．請根據(jù)教材相關內容思考問題：4.第二宇宙速度是多少？它的意義是什么？第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是物體克服地球引力，永遠離開地球的最小發(fā)射速度第5節(jié)宇宙航行3.速度在v=7.9km/s的基礎上繼續(xù)增大，物體做什么樣的運動呢？橢圓運動請大家根據(jù)教材相關內容思考問題：5.第三宇宙速度是多少？它的意義是什么？第三宇宙速度:v＝16.7km／s，是掙脫太陽引力束縛，飛到太陽系外的最小發(fā)射速度。第5節(jié)宇宙航行

當物體的速度大于或等于16.7km/s，它會掙脫太陽的束縛，飛到太陽系外。6.對于其他的星球以上三個宇宙速度是否變化呢？變化，不同星球的宇宙速度一般是不一樣的例如：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/s第5節(jié)宇宙航行思考并猜想：⑴v和T隨h的變化是怎樣變化的？⑵v和T與衛(wèi)星的質量有關嗎？探究三已知：地球質量M，半徑R，衛(wèi)星距地面高度h，引力常量G探究衛(wèi)星v和T第5節(jié)宇宙航行地球動畫演示R+h越大，T_____V_____越大越小第5節(jié)宇宙航行歸納總結：發(fā)射速度v運動情況v﹤7.9km/sv=7.9km/s7.9km/s﹤v﹤11.2km/s11.2km/sv﹤16.7km/s16.7km/sv第二宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度物體落回地面物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動物體繞地球運轉，運動軌跡是橢圓。物體繞太陽運動物體飛出太陽系第5節(jié)宇宙航行2、人造地球衛(wèi)星所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓（或橢圓）軌道上一般軌道極地軌道赤道軌道所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓（或橢圓）軌道上三類人造地球衛(wèi)星軌道：①赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道平面，衛(wèi)星始終處于赤道上方②極地軌道，衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星通過兩極上空③一般軌道，衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。人造地球衛(wèi)星的運行軌道

處理衛(wèi)星問題的基本思路：

①天體運動簡化為勻速園周運動（近似）②萬有引力提供向心力。？能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星？同行星問題的處理方法相同思考：對于繞地球運動的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越（2）離地面越高，線速度越（3）離地面越高，周期越（4）離地面越高，角速度越（5）離地面越高，向心加速度越小大小小小注意1.軌道中心

地心2.________提供向心力萬有引力3.R越大，T____，V___，ω_____，an_______越大越小越小越小例1.下列軌道中不可能是衛(wèi)星繞地球運行的軌道的是（）衛(wèi)星是圍繞地球的中心繞地球做勻速圓周運動的ABCDD[例2]如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運行的三顆人造地球衛(wèi)星，a、b質量相同，且小于c的質量，則（）A.b所需向心力最大B.b、c周期相等，且大于a周期C.b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度D.b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度課堂練習BDacb地球五、地球同步衛(wèi)星（通信衛(wèi)星）1.所謂地球同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止的人造衛(wèi)星，它在軌道上跟著地球自轉，同步地做勻速圓周運動，它的周期：T＝24h。2.所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個確定軌道上

，即同步衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，衛(wèi)星離地面高度為定值。F1F2F3赤道平面北南東西地球同步衛(wèi)星3.地球同步衛(wèi)星的特點：“五個一定”（1）周期一定：T=24h（2）高度一定:在赤道上空（3）速率、角速度一定（4）軌道平面一定：與地球赤道平面共面三顆同步衛(wèi)星作為通訊衛(wèi)星，則可覆蓋全球。h練習.求同步衛(wèi)星離地面高度地球同步衛(wèi)星能否位于廈門正上方某一確定高度h處？例2.關于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A.它的運行速度小于7.9km/sB.它的運行速度大于7.9km/sC.它的周期是24h，且軌道平面與赤道平面重合D.每一個地球同步衛(wèi)星離開地面的高度是一樣的ACD人類在浩瀚的宇宙發(fā)射了多種多樣的人造衛(wèi)星。地球同步衛(wèi)星是人為發(fā)射的一種特殊衛(wèi)星，它相對于地球靜止于赤道上空．從地面上看，衛(wèi)星保持不動，故也稱靜止衛(wèi)星；從地球之外看，衛(wèi)星與地球共同轉動，角速度與地球自轉角速度相同，故稱地球同步衛(wèi)星，經常用做通訊衛(wèi)星，3顆同步衛(wèi)星可實現(xiàn)全球覆蓋地球同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星的特點①定軌道平面：赤道平面②定點：經度數(shù)值不變③定高度：離地面大約36000km④定周期：24h⑤定線速度：3km/s同步衛(wèi)星的個數(shù)大約3度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，故地球的同步衛(wèi)星只能有120顆，可見，空間位置也是一種資源。已知地球的半徑是6400km，地球自轉的周期24h，地球的質量5.89×1024kg，引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2

，若要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求：（1）地球同步衛(wèi)星的離地面高度h

（2）地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度vRhF基本思路：①天體運動看為勻速園周運動②萬有引力提供向心力。思考：1、赤道上空的兩個運行的同步衛(wèi)星在同一高度會相撞嗎？2、人造衛(wèi)星的剝落一小塊物體，這一小塊物體如何運動？3、神舟飛船進入預定軌道后無動力飛行，宇航員處于什么狀態(tài)？4、神舟七號發(fā)射階段，宇航員處于什么狀態(tài)？同一軌道上的衛(wèi)星，后面的如何追上前面的？某一正在做勻速圓周運動的衛(wèi)星如何可以進入外層軌道？

總結：凡是人造衛(wèi)星的問題都可從下列關系去列運動方程，即:重力=萬有引力=向心力·思考：人造衛(wèi)星在低軌道上運行，要想讓其在高軌道上運行，應采取什么措施？在低軌道上加速，使其沿橢圓軌道運行，當行至橢圓軌道的遠點處時再次加速，即可使其沿高軌道運行。………..

衛(wèi)星變軌問題vF引12v2F引L使衛(wèi)星進入更高軌道做圓周運動v2v3vv’非遠地點變軌向高軌衛(wèi)星的發(fā)射衛(wèi)星的回收月球月球軌道地球地月轉移軌道點火加速減速制動月球探測衛(wèi)星發(fā)射課堂練習[例1]

我國發(fā)射的探月衛(wèi)星“嫦娥一號”的軌道半徑是圓形的，且貼近月球表面。已知月球質量約為地球質量的1/80，月球的半徑約為地球半徑的1/4，地球第一宇宙速度約為7.9km/s，求“嫦娥一號”探月衛(wèi)星繞月球運行的速率？

1。如圖是“嫦娥一號奔月”示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過自帶的小型火箭多次變軌，進入地月轉移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，并開展對月球的探測，下列說法正確的是A.發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達到第三宇宙速度B.在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質量有關C.衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比D.在繞月軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力

(08年高考廣東卷物理)C2、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經點火使其沿橢圓軌道2運行；最后再次點火將其送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于P點，2、3相切于Q點。當衛(wèi)星分別在1、2、3上正常運行時，以下說法正確的是（）A、在軌道3上的速率大于1上的速率B、在軌道3上的角速度小于1上的角速度C、在軌道2上經過Q點時的速率等于在軌道3上經過Q點時的速率D、在軌道1上經過P點時的加速度等于在軌道2上經過P點時的加速度QP2·31BD航天器中的超失重現(xiàn)象.WMV人類航天始祖----萬戶人類航天的始祖是我國明朝的萬戶。在14世紀的我國明朝早期，一位名叫“萬戶”的官員，在一把椅子的背后裝上47支火箭。當然，那是當時能買到的最大的火箭。他自己坐在椅子上，并用繩子綁緊。兩手則各拿一個大風箏。然后他要仆人將47支火箭同時點燃，想借用火箭的力量把他推向空中。這是美國人羅伯特·吉姆在1945年出版的《火箭與噴射》一書中的敘述。英國、德國和前蘇聯(lián)的一些火箭專家，在他們的著作中也提到或引用了這件事?？梢姡f戶是世界上公認的“第一個嘗試利用火箭進行飛行的人”。為表彰他的功績，國際天文聯(lián)合會將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬戶”。四、夢想成真1957年10月，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林乘坐東方一號載人飛船進入太空，實現(xiàn)了人類進入太空的夢想。1969年7月20日，阿波羅11號將人類送上了月球。三、夢想成真第5節(jié)宇宙航行中國航天東方紅一號衛(wèi)星★里程碑之一【青銅時代】

1970年4月24日21時31分，在甘肅酒泉中國發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，由此開創(chuàng)了中國航天史的新紀元，使中國成為繼蘇、美、法、日之后世界上第五個獨立研制并發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國家。中國航天★里程碑之二【白銀時代】：1987年8月，中國返回式衛(wèi)星為法國搭載試驗裝置。這是中國打入世界航天市場的首次嘗試。1990年4月7日，中國自行研制的“長征”三號運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，把美國制造的亞洲1號通信衛(wèi)星送入預定的軌道，首次為國外用戶發(fā)射衛(wèi)星取得圓滿成功。1992年10月6日，發(fā)射瑞典科學衛(wèi)星，以“一箭雙星”的形式將瑞典“弗利亞”衛(wèi)星送入預定軌道，圓滿履行了中國發(fā)射外星的第一個合同。“長征二號”捆綁式運載火箭中國航天

2003年10月15日9時，神州5號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星中心成功發(fā)射，將第一位航天員楊利偉送入太空繞行14圈，10月16日6時23分降落在內蒙古主著陸場中國成為世界上第三個獨立開展載人航天活動的國家1992年載人航天工程正式啟動★里程碑之三【黃金時代】：中國航天★里程碑之三【黃金時代】：

2005年10月12日9時,神州六號在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，費俊龍和聶海勝兩名中國航天員被送入太空，飛行5天，在2005年10月17日凌晨4時33分成功返回。費俊龍/聶海勝中國航天★里程碑之三【黃金時代】：

神舟七號載人航天飛船于2008年9月25日21點10分04秒從中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號F火箭發(fā)射升空。飛船于2008年9月28日17點37分成功著陸于中國內蒙古四子王旗主著陸場。共計飛行2天20小時27分鐘。

翟志剛出艙作業(yè)，劉伯明在軌道艙內協(xié)助（劉伯明的頭部手部部分出艙），實現(xiàn)了中國宇航員第一次的太空漫步，令中國成為第三個有能力把航天員送上太空并進行太空行走的國家。中國航天★里程碑之四【探月時代】：

2007年10月24日18時05分，我國首顆探月衛(wèi)星嫦娥一號在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。11月7日進入200公里的環(huán)月工作軌道。2008年10月，在完成預定在軌一年的各項探測任務，2009年3月1日16時13分，成功撞月。嫦娥一號是中國自主研制并發(fā)射的首個月球探測器。主要用于獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環(huán)境等。嫦娥一號發(fā)射成功，使中國成為世界第五個發(fā)射月球探測器的國家地區(qū)。

中國公布嫦娥一號拍攝月球背面“萬戶坑”影像

中國的太空探測計劃將以前所未有的速度，按部就班地往前推進：2007年“嫦娥奔月”，2008年“神七”飛船升空，2009年中俄開展火星聯(lián)合探測，2012年實施“夸父計劃”……本課小結:⒈宇宙速度

第一宇宙速度：v＝7.9km／s是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是衛(wèi)星繞地球運行的最大速度。

第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是衛(wèi)星掙脫地球束縛的最小發(fā)射速度

第三宇宙速度:v＝16.7km／s，是掙脫太陽束縛的最小發(fā)射速度。⒉航天發(fā)展史第5節(jié)宇宙航行例1：關于宇宙速度，下列說法正確的是：（）A.第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星飛行的最小發(fā)射速度B.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度C.第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時的最大速度D.第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度A例2：關于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A.它的運行速度小于7.9km/sB.它的運行速度大于7.9km/sC.它的周期是24h，且軌道平面于赤道平面重D.每一個地球同步衛(wèi)星離地面的高度是一樣的ACD3.有關人造地球衛(wèi)星的說法中正確的是： （）A．第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運行的最小速度B．第一宇宙速度是近地圓軌道上人造衛(wèi)星運行速度C．第一宇宙速度是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D、它是衛(wèi)星的橢圓軌道上運行時近地點的速度BC練習:4、

設地球半徑為R，第一宇宙速度為v，若在地球上以2v的速度發(fā)射一衛(wèi)星，則此衛(wèi)星將

A．在離地球表面2R的軌道上運行

B．在離地球表面R的軌道上運行

C．將脫離地球繞太陽運行

D．將脫離太陽成為一顆恒星C練習:

5.關于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是A．第一宇宙速度又叫環(huán)繞速度B．第一宇宙速度又叫脫離速度C．第一宇宙速度跟地球的質量無關D．第一宇宙速度跟地球的半徑無關（09年廣東理科基礎）A練習:6、我國發(fā)射“嫦娥1號”探月衛(wèi)星，設該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。已知月球的質量為地球的1/81，月球的半徑約為地球半徑的1/4，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運行的速度約為多大？1.8km/s練習:7.做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍然做圓周運動，則（）A.衛(wèi)星的環(huán)繞線速度將增大到原來的2倍B.衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的1/2C.地球提供的向心力將減小到原來的1/4D.衛(wèi)星的環(huán)繞線速度將減小到原來的課堂練習8.兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運動，周期之比為T1∶T2=1∶8，則軌道把軌道半徑之比和運行速度之比分別為(

)

A.RA∶RB=4∶1VA∶VB=1∶2B.RA∶RB=4∶1VA∶VB=2∶1C.RA∶RB=1∶4VA∶VB=1∶2D.RA∶RB=1∶4VA∶VB=2D9.同步衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造衛(wèi)星（）A.它可以在地面上任一點的正上方，且離地心的距離可按需要選擇不同的值B.它可以在地面上任一點的正上方，但離地心的距離是一定的C.它只能在赤道的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同的值D.它只能在赤道的正上方，但離地心的距離是一定的D10.我國自行研制的“風云一號”、“風云二號”氣象衛(wèi)星運行的軌道是不同的。“一號”是極地圓形軌道衛(wèi)星。