7.4 宇宙航行 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第四节 宇宙航行 1 第一课时讲到同步卫星，“梦想成真”部分和6.6节为一课时。 问题？ 牛顿的设想, 从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,则落点一次比一次远,如不计空气的阻力,当速度足够大时, 物体就永远不会落到地面上来。而围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星了。 你知道这个速度究竟有多大吗？ M 近地卫星 R=r 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 请同学们计算：已知地球半径 R = 6400 km，地球质量 M = 6.0×1024 kg，地球表面的重力加速度 g=9.8m/s2，卫星在地面附近环绕（r=R）地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？ 宇宙速度（发射速度） 2.第二宇宙速度：v=11.2km/s当物体的速度大于或等于11.2 km/s时，卫星就会脱离地球的吸引，永远离开地球。仍受到太阳的引力。若 11.2km/s≤V<16.7km/s成为太阳系的一颗“小行星 3. 第三宇宙速度：v=16.7km/s如果物体的速度大于或等于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。 1.第一宇宙速度： v = 7.9 km/s 物体在地面附近、环绕地球做匀速圆周运动，小于7.9km/s时落回地面.若7.9km/s<V<11.2km/s,卫星仍绕地球运行，但径迹是椭圆. 三个宇宙速度的对比及应用 意义 第一宇宙速度 (1)卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度(2)人造卫星的最小地面发射速度 第二宇宙速度 使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度 第三宇宙速度 使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度 “嫦娥五号”的发射速度应该大于第一宇宙速度。 “天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度。 “旅行者一号”的发射速度应该大于第三宇宙速度。 我们如何 获得这么 大的宇宙速度呢 ？ 火箭发射： 6 V V 高轨道 轨道 轨道 Q P 多次发射： 飞船对接：？ 实为一次发射过程 A B 卫星经过2，3轨道交点A时减速，做近心运动进入椭圆2轨道； 经过1，2轨道交点B时再次减速，做近心运动进入圆轨道1； 在预定C位置再次减速，做近心运动落到地面。 C 发射的逆过程--回收： 宇宙速度≠环绕速度 　（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，发射后依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道． 　（2）环绕速度（也叫运行速度或绕行速度）：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度． 注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度． v发射 v运行 人造地球卫星的轨道： 卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，其轨道可分为三类： （1）赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面上，卫星始终处于赤道正上方。 （2）极地轨道：卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星通过两极上空。 （3）倾斜轨道（一般轨道） ：卫星轨道和赤道成某一的角度。 卫星的轨道可以是圆，也可以是椭圆。 赤道平面 ？ 环绕速度（也叫运行速度或绕行速度）角速度和周期： 可见：卫星运动情况(V 、ω 、T )是由 r 惟 一决定 （R为地球的半径，h为卫星距地面的高度） ★高轨低速长周期 线速度(v)表达式： 得： 角速度(ω)表达式: 得： 周期(T)表达式: 得： 一般情况下，卫星轨道近似是圆轨道。 求近地卫星的周期（轨道半径近似等于地球半径） 能发射一颗周期为82 min的卫星吗？ 方法二： ？ 同步卫星又叫通信卫星（或静止轨道卫星） 指相对于地面静止的人造卫星，它跟着地球做同步的匀速圆周运动，周期T=24h。 (1)运行方向一定：与地球自转方向一致； (2)周期一定：与地球自转周期相同； (3)轨道平面一定：赤道的正上方； (4)高度一定：约距地面36000km） (5)速率一定：约为3.1km/s。 3颗同步卫星可实现全球覆盖 载人航天与太空探索 1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星——“卫星1号”（苏联） 1961年4月12日，苏联航天员加加林进入了东方一号载人飞船。。 1969年7月16日9时32分，运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭在美国升空，拉开人类登月的帷幕。7月20日下午10时56分，阿姆斯特朗踏上月面， 1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功。2003年10月15日神舟5号把杨利伟送入太空。 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$