宇宙航行(第1課時(shí)).ppt

1、人造衛(wèi)星的運(yùn)行v、T、a與r的關(guān)系,5、宇宙航行,需要給物體以多大的速度，它才會(huì)不落回到地面呢?,從 高山上水平拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)。如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星。,以平拋運(yùn)動(dòng)為模型的推理過程,地球,牛頓人造衛(wèi)星原理圖,R,設(shè)地球的質(zhì)量為M，繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛行器的質(zhì)量m，飛行器的速度為v，它到地心的距離為r。,建立模型：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),基本思路：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供。,人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度,F,v,r,m,M,1、衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它的運(yùn)行速度就越小。,2、向高軌道發(fā)射衛(wèi)星的難

2、度較大，火箭要克服地球?qū)λ囊ψ龈嗟墓?，這就要求其發(fā)射速度較大。,要使一個(gè)物體在地面附近恰能圍繞著地球做圓周運(yùn)動(dòng)，需要為它提供多大的速度?,R,環(huán)繞速度： 指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度。,發(fā)射速度： 指被發(fā)射物體剛剛被射入軌道的初速度。,宇宙速度,要使物體恰能在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，至少以7.9km/s的速度發(fā)射，并以這一速度圍繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。把這一速度稱為第一宇宙速度。,1、第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度 （發(fā)射速度不能低于它，否則衛(wèi)星將不能環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)而落回地面）,第一宇宙速度（環(huán)繞速度）,2、第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度 （在環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

3、的所有可能速度中）,在地面附近發(fā)射飛行器，如果發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓，而是橢圓。,第二宇宙速度：11.2km/s,當(dāng)物體的速度大于或等于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)掙脫地球的引力束縛，不再繞地球運(yùn)行，而是飛向太陽系的其它空間中去。我們把這個(gè)速度叫第二宇宙速度。,第二宇宙速度（脫離速度）,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,第三宇宙速度（逃逸速度）,各種各樣的衛(wèi)星,1957年10月4日，前蘇聯(lián)發(fā)射了 世界上第一顆人造地球衛(wèi)星,我國在1970年4月

4、20日發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星,2003年10月15日，神州五號(hào)載人宇宙飛船發(fā)射升空,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，是地球的引力提供向心力，衛(wèi)星受到地球的引力方向指向地心，而做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方向始終指向圓心，所以衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和地球的地心重合。這樣就存在三類人造地球衛(wèi)星軌道：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；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；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(yùn)行軌道,F引,F1,F2,赤道平面,北,南,東,西,地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn),1、同步衛(wèi)星與地球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，又稱靜止衛(wèi)星（相對(duì)地面靜止） （1）周期、角速度與地球自轉(zhuǎn)

5、周期、角速度相同，所有同步衛(wèi)星T=24h。 （2）軌道確定： 只能在赤道面的正上方，且為一定高度處。,F引,F1,F2,赤道平面,北,南,東,西,B,A,先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的圓形近地的圓軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火加速（噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作）實(shí)施變軌進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道（該橢圓軌道的近地點(diǎn)為近地圓軌道上的A，遠(yuǎn)地點(diǎn)為同步圓軌道上的B點(diǎn)），到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)再次自動(dòng)點(diǎn)火加速，進(jìn)入同步軌道。兩次點(diǎn)火過程都使衛(wèi)星沿切線方向加速，并且點(diǎn)火時(shí)間很短。,發(fā)射同步衛(wèi)星的一種程序,設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的速率為v1，在A點(diǎn)短時(shí)間加速后的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí)的速率為v3，在B點(diǎn)短時(shí)間加速后進(jìn)入

6、同步軌道后的速率為v4。試比較v1、v2、v3、v4的大小，并用小于號(hào)將它們排列起來。,發(fā)射同步衛(wèi)星的一種程序,人造衛(wèi)星的運(yùn)行v、T、a與r的關(guān)系,夢想成真,在科學(xué)技術(shù)欠發(fā)達(dá)的古代，“嫦娥奔月”只能是美麗的傳說。1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，從而開創(chuàng)了人類的航天新紀(jì)元。 1961年4月12日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一艘“東方號(hào)”載入飛船，揭開了人類進(jìn)入太空的序幕。 1969年7月20日，美國“阿波羅”11號(hào)飛船的登陸艙降落在月球附近的靜海區(qū)，首次實(shí)現(xiàn)了人類登上月球的理想 2003年10月15日，中國宇航員楊利偉乘坐“神舟五號(hào)”飛船繞行地球14圈 人類進(jìn)入了航天時(shí)代,

7、阿波羅蹬月.wmv,夢想成真,黑洞,黑洞.asx,恒星被黑洞撕裂 科學(xué)家借助太空望遠(yuǎn)鏡在一個(gè)距地球億光年的星系中觀測到了耀眼的射線暴發(fā)。科 學(xué)家相信，這是被位于該星系中央的黑洞所吞噬的一顆恒星發(fā)出的“臨終呼叫”。,1、同步衛(wèi)星是指相對(duì)于地面不動(dòng)的人造地球衛(wèi)星（ ）。 A、它可以在地面上任一點(diǎn)的正上方，但離地心的距離可按需要選擇不同值 B、它可以在地面上任一點(diǎn)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值 D、它只能在赤道的正上方，且離地心的距離是一定的。,2、已知地球的半徑為R、自轉(zhuǎn)角速度為、周期為T、地球的質(zhì)量為M、地球表面的重力加速度為g0、萬

8、有引力常量為G，在赤道上空一顆相對(duì)地球靜止的同步衛(wèi)星離開地面的高度h有幾種計(jì)算方法？列出全部的表達(dá)式。,3、設(shè)地球的質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，萬有引力常量為G，地球表面重力加速度為g，同步衛(wèi)星的質(zhì)量為m，離地心的距離為h，則同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v為（ ）。,h,A,B,C,D,火箭發(fā)射人造衛(wèi)星進(jìn)入衛(wèi)星軌道,大致分為三個(gè)階段。 第一階段：火箭在大氣密度最大的一層內(nèi)飛行，阻力很大。為了盡快擺脫稠密的大氣層，通常采用垂直向上發(fā)射，在幾分鐘內(nèi)使火箭加速到足夠大的速度，這是加速階段。一般靠第一級(jí)和第二級(jí)火箭完成 。 第二階段：第二級(jí)火箭脫落后，火箭已經(jīng)飛出了稠密的大氣層，這時(shí)第三級(jí)火箭并不立即發(fā)動(dòng)，它靠第一階段獲得的速度繼續(xù)升高而作慣性飛行。同時(shí)在地面中心控制站的控制下，火箭軌道偏離垂直方向，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较颉?加速階段,慣性飛行階段,進(jìn)入軌道,稠密大氣層,地球,第三階段：當(dāng)火箭達(dá)到與衛(wèi)星軌道相切位置時(shí)，發(fā)動(dòng)第三級(jí)火箭，使火箭連同它所載的衛(wèi)星加速到預(yù)定的速度而進(jìn)入衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，通常就與火箭脫落。,m1,m2,r1,r2,O,宇宙中往往會(huì)有相距較近，質(zhì)量可以相比的兩顆星球，它們離其它星球都較遠(yuǎn)，因此其它星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)。在這種情況下，它們將各自圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)做同周期的