2023學年完整版宇宙航行

第六章萬有引力與航天第5節(jié)、宇宙航行揚州大學附屬中學東部分校姜雪峰1、萬有引力定律的兩種應(yīng)用:2、處理勻速圓周運動問題的關(guān)鍵3、地球為什么繞太陽運動？向心力的來源太陽對地球的萬有引力提供了地球做圓周運動的向心力嫦娥奔月敦煌飛天的壁畫外國人的

“飛天”夢牛頓對萬有引力的思考：

設(shè)地球質(zhì)量為M，被拋出去的物體的質(zhì)量為m，物體繞地球運行的軌道半徑為r。那么，在該軌道上做勻速圓周運動的物體的速度v如何推算？分析：物體做圓周運動，是地球?qū)ξ矬w的引力提供向心力若把此物體看成是近地衛(wèi)星，而近地衛(wèi)星飛行的高度一般為100－200km，與地球的半徑6370km相比，完全可以用6370km表示衛(wèi)星到地心之間的距離，即r＝6370km，近地面的衛(wèi)星的速度是多少呢？這就是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的最小發(fā)射速度，叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度1、速度公式2、說明：(1)公式中每個字母的物理意義M表示地球質(zhì)量，r表示地球半徑，v表示第一宇宙速度(2)第一宇宙速度為在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也是環(huán)繞地球運行的線速度如果人造地球衛(wèi)星進入地面附近的軌道速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運動的軌跡是橢圓。（3）第一宇宙速度為使衛(wèi)星恰能夠圍繞地球做圓周運動的發(fā)射速度第二宇宙速度：11.2km/s使衛(wèi)星能夠逃離地球的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度當物體的速度大于或等于11.2km/s時，衛(wèi)星就會掙脫地球的引力束縛，不再繞地球運行，而是飛向太陽系的其它空間中去。我們把這個速度叫第二宇宙速度。使衛(wèi)星能夠逃離太陽的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度第三宇宙速度:16.7km/s如果物體的速度等于或大于16.7km/s，物體就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去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分鐘同步衛(wèi)星近地衛(wèi)星月球近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球三者比較凡是人造衛(wèi)星的問題都可從下列關(guān)系去列運動方程，即:重力=萬有引力=向心力夢想成真人類航天始祖人類航天的始祖是我國明朝的萬戶。在15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?，萬戶是世界上公認的“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”。航天科學的三位先驅(qū)

齊奧爾科夫斯基于1903年發(fā)表了《利用噴氣工具研究宇宙空間》一文和以他的名字命名的公式，奠定了火箭和液體發(fā)動機的理論基礎(chǔ)還證明了脫離地球引力必須使用多級火箭。

航天科學的三位先驅(qū)戈達德

1926年他研制出世界上第一枚液體火箭

航天科學的三位先驅(qū)馮·布勞恩

第二次世界大戰(zhàn)時，納粹德國在波羅的海邊的佩內(nèi)明德建了一個秘密導(dǎo)彈工廠。馮·布勞恩帶領(lǐng)一批科學家在那里研制出現(xiàn)代導(dǎo)彈的鼻祖V-2。V-2導(dǎo)彈在二戰(zhàn)中被成批生產(chǎn)并用于實戰(zhàn)，主要用來轟炸倫敦。人類遨游太空回顧

尤里·加加林

1961年4月12日，蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林乘坐東方1號航天器，繞地球飛行108分鐘后，勝利地完成人類歷史上第一次宇宙飛行的任務(wù)，使人類遨游太空的夢想終于變成現(xiàn)實。

人類遨游太空回顧

尼爾·阿姆斯特朗巴茲·奧爾德林

1969年7月20日，美國宇航員巴茲·奧爾德林（如圖）和尼爾·阿姆斯特朗（頭盔中影像）乘“阿波羅”11號飛船首次登上月球。

人類遨游太