宇宙航行高一物理高效互動(dòng)課件（人教2019）

高中物理必修二

第七章

萬(wàn)有引力與宇宙航行7.4宇宙航行

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第七章

萬(wàn)有引力與宇宙航行思考：你知道我國(guó)歷史上有哪些和飛天有關(guān)的故事？嫦娥奔月魯班造木鵲萬(wàn)戶飛天

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第七章

萬(wàn)有引力與宇宙航行討論：在地球表面將一物體以較小的速率水平拋出，物體將落到地上；若物體以更大的初速度水平拋出時(shí)，物體將飛得更遠(yuǎn)；當(dāng)物體以足夠大的水平速度拋出時(shí)，物體將環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)。(1)速度需要達(dá)到多大，物體才不會(huì)再落回地球表面？在不同的星球拋出去，使之不再回到星球表面，需要的速度一樣嗎？(2)將衛(wèi)星發(fā)射到更高的軌道上，需要的速度越大還是越小？地球

一、宇宙速度方法一：

衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供向心力。

設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R.人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行，質(zhì)量為m，軌道半徑為r.

對(duì)于靠近地面的衛(wèi)星，r近似等于地球半徑R，代入可以求出：

一、宇宙速度

方法二：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，重力提供向心力。

一、第一宇宙速度:

物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，叫第一宇宙速度，也是地面附近的環(huán)繞速度。數(shù)值為7.9km/s。

它既是衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的最大線速度,也是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度。

二、第二宇宙速度:

在地面附近發(fā)射物體使之克服地球的引力，離開(kāi)地球的束縛所需的最小發(fā)射速度，其大小為11.2km/s。當(dāng)發(fā)射速度7.9km/s<v0<11.2km/s時(shí)，飛行器繞地球運(yùn)行的軌道是橢圓，且在軌道不同點(diǎn)速度大小一般不同。也叫脫離速度。

一、宇宙速度三、第三宇宙速度

當(dāng)物體的速度等于或大于16.7km/s時(shí)，物體可以掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間。我們把16.7km/s叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。

二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、人造地球衛(wèi)星1、1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功。2、1970年4月24日，我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功。3、為我國(guó)航天事業(yè)作出特殊貢獻(xiàn)的科學(xué)家錢(qián)學(xué)森被譽(yù)為“中國(guó)航天之父”。二、人造衛(wèi)星的三種軌道(1)赤道軌道：衛(wèi)星軌道在赤道所在平面上，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)星經(jīng)過(guò)兩極上空。(3)一般軌道：衛(wèi)星軌道平面和赤道平面成一定角度(不等于0°或90°)。三、人造衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律

設(shè)人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度為v、角速度為ω、周期為T(mén)，向心加速度為an、軌道半徑為r，地球質(zhì)量為M，人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力由萬(wàn)有引力提供。即：

二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律四、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星及地球赤道上的物體的特點(diǎn)1、近地衛(wèi)星：地球表面附近的衛(wèi)星，r≈R。

線速度大小v≈7.9km/s、周期T≈85min，分別是人造地球衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度和最小周期。思考

：我們能否發(fā)射一顆周期為70min的衛(wèi)星呢？

二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、地球同步衛(wèi)星：周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，其中一種的軌道平面與赤道平面成0度角，運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，相對(duì)地面靜止，也稱靜止衛(wèi)星。練習(xí)：求同步衛(wèi)星離地面高度

二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律同步衛(wèi)星的六個(gè)“一定”

二、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

三、衛(wèi)星的變軌

當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時(shí)（開(kāi)啟或關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或空氣阻力作用），萬(wàn)有引力就不再等于向心力，衛(wèi)星將做變軌運(yùn)動(dòng)。QPv3v1v2v1____v2v2____v3v1____v3><>比較v1、v2、v3的大小?v1>v3>v2課堂練習(xí)1、關(guān)于三個(gè)宇宙速度，下列說(shuō)法正確的是(

)A.第一宇宙速度大小為7.9km/hB.繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星，其環(huán)繞速度必定大于第一宇宙速度C.第二宇宙速度為11.2km/s，是繞地飛行器最大的環(huán)繞速度D.在地面附近發(fā)射的飛行器速度等于或大于第三宇宙速度時(shí)，飛行器就能逃出太陽(yáng)系了D課堂練習(xí)A課堂練習(xí)3、(多選)如圖所示，赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體A、赤道上空的近地衛(wèi)星B、地球同步衛(wèi)星C，它們的運(yùn)動(dòng)都可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，比較三者的運(yùn)動(dòng)情況，以下判斷正確的是(

)A.三者的周期關(guān)系為T(mén)A<TB<TCB.三者向心加速度大小關(guān)系為aA>aB>aCC.三者角速度的大小關(guān)系為ωA＝ωC<ωBD.三者線速度的大小關(guān)系為vA<vC<vBCD課堂練習(xí)4、一顆