3.4 宇宙速度与航天 课件-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

第三章 万有引力定律 第四节 宇宙速度与航天 嫦娥奔月 “嫦娥”五号探月 提出问题:1、发射卫星至少需要多大的速度? 2、卫星的运行速度是由什么决定的? 3、卫星的轨道是怎样的? 若航天器环绕地球做匀速圆周运动。设地球质量为 ,航天器质量为 、速度为 、到地心的距离为 。 【思考问题】(1)由哪些力提供航天器做匀速圆周运动的的向心力? (2)航天器做匀速圆周运动的轨道平面的圆心在哪里? 地球对航天器的引力 地球的球心 若航天器环绕地球做匀速圆周运动。设地球质量为 ,航天器质量为 、速度为 、到地心的距离为 。 根据牛顿第二定律: 解得: 航天器环绕轨道半径越大,速度越小。 若航天器环绕地球做匀速圆周运动。设地球质量为 ,航天器质量为 、速度为 、到地心的距离为 。 根据牛顿第二定律: 解得: 若 , ,得: 第一宇宙速度 一、宇宙速度 1、第一宇宙速度:航天器在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度, ,是最大环绕速度。 【思考问题】你还能用其它方法计算第一宇宙速度吗? 第一宇宙速度是最小的发射速度 2、计算方法 一、宇宙速度 第二宇宙速度: 第三宇宙速度: 环绕太阳 飞出太阳系 第一宇宙速度: 【思考问题】(1)如果未来人类登上火星,那么在火星表面发射人造卫星的最小速度又是多少? (2)你能总结出在宇宙中任意行星上发射卫星的最小速度吗?应该知道哪些量? 根据牛顿第二定律: 解得: 1、行星质量和行星半径 2、行星重力加速度和行星半径 (3)有人说:“围绕地球做匀速圆周运动的卫星,离地面的高度越大,其飞行线速度也越大,周期也越大,角速度也越大?”这种说法对吗?为什么? 比较速度: 比较周期: 方法一: 方法二: 比较角速度: ( r↑,v ↓ ) ( r↑,T↑ ) ( r↑,ω↓) ( r↑,v ↓ ) ( r↑,ω↓) 二、卫星运动规律 ( r↑,T↑ ) 卫星的绕行速度、角速度、周期与轨道半径的关系 可见:V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系,与卫星质量m无关,a呢? 总结:对于绕地球运动的人造卫星: (1)离地面越高,向心力越 (2)离地面越高,线速度越 (3)离地面越高,周期越 (4)离地面越高,角速度越 (5)离地面越高,向心加速度越 小 大 小 小 小 例1、关于宇宙速度,下列说法正确的是 ( ) A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最