3.4 宇宙速度与航天 课件 -2022-2023学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

3.4 宇宙速度与航天 冲上云霄,飞向太空 从一高山处,水平抛出石头,每一次的速度都在变大,落地点也就一次比一次远。 牛顿的假想: 当速度足够大,石头就不再落回地面,将环绕地球运动,即地球卫星。 思考:这个速度应该多大? 将物体抛出后,具体要多大的速度才会绕着地球表面运动而不落地? 地球对物体的万有引力提供向心力 r 物体恰好在地球附近环绕做匀速圆周运动,此时万有引力等于重力提供物体圆周运动的向心力 r 假设地球重力加速度g=9.8m/s2 ,其半径R=6400km,计算物体恰好在地球附近环绕做匀速圆周运动时的速度大小? r 第一宇宙速度 物体在地面环绕地球做匀速圆周运动,必须具有的速度,称为:第一宇宙速度7.9km/s 第一宇宙速度是人造卫星进轨道的最小发射速度。 当速度≥11.2km/s,太空飞船挣脱地球吸引,将环绕太阳运动或飞向其他行星,11.2km/s称为第二宇宙速度,是卫星挣脱地球引力的最小发射速度。 第二宇宙速度 挣脱太阳吸引力的最小发射速度叫第三宇宙速度,大小为16.7km/s. 第三宇宙速度 人造卫星图示 同步卫星 五定量 周期:T=24h 轨道:在赤道上空 高度:h=36000km 总结:地球同步卫星的特点 角速度:与地球自转角速度相等 线速度:v =3.1km/s(引力=向心力) 同步卫星 近地卫星 月球 近地卫星、同步卫星、月球三者比较【都在天上】 (高轨低速度大周期) 同步卫星 月球 地面物体A、同步卫星、月球三者比较 【有天有地】 A R3 R2 R1 地面(赤道)物体A、同步卫星、其他星体三者比较 做题步骤:(结合列表法和高轨低速大周期) 1.天上先比较【高轨低速大周期】 2.同步卫星与地面再比较 w卫 = w地;T卫 = T地; 根据v=rw,得出 V卫 > V地 根据a = wv,得出a卫 > a地 卫星变轨问题 问:卫星要到达特定轨道,要经过点火加速或减速进行变轨调整,从低轨道上卫星飞到高轨道上运行,需要怎么操作? 应使卫星做离心运动,速度应增大 v↑,F引<F向 v↓,F引>F向 卫星变轨:低轨→高轨:加速 高轨→低轨:减速 点火变轨 点火变轨 椭圆轨道 2007年10月24日 嫦娥一号月球探测器 2008年9月25日神舟七号 $