宇宙航行1 (2)

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1、复习解决天体运动问题依据:2.万有引力提供天体圆周运动的向心力1.星球表面附近,万有引力近似等于重力嫦娥奔月外国人的飞天梦古人的梦想第六章万有引力与航天5宇宙航行从远古时代起人们就想象着飞向太空，奔向月球，这一梦想已变成现实，那么人类是怎样实现这一梦想的呢?抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？要使抛出的物体不落回地面必须具备什么条件？问题：从高山上把物体水平抛出，抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？牛顿的思考与设想：300多年前，牛顿提出设想:地球如果没有空气阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上,它将成为一颗绕地球运

2、动的人造地球卫星.方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力探究问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2,地球质量M=5.89×1024kg,地球半径R=6400km，已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2)方法二：万有引力近似等于重力一、宇宙速度1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s．它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．说明：（１）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；（

3、3）大于这个速度呢？牛顿的设想过程如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点．２、第二宇宙速度如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点．v2=11.2km/s这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．（脱离速度）3、第三宇宙速度这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．如果人造天体大于或等于这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了．v3=16.7km/s（逃逸速度）人类航天始祖

4、美国火箭学家赫伯特·基姆在1945年出版的《火箭和喷气发动机》一书中提到，“约当14世纪之末，有一位名叫“万户”的中国官员，他在一把座椅的背后，装上47枚当时能买到的最大火箭。他把自己捆绑在椅子的前边，两只手各拿一个大风筝。然后叫他的仆人同时点燃47枚大火箭，其目的是想借火箭向前推进的力量，加上风筝上升的力量飞向前方。他的目标是月亮……”。英国、德国和前苏联的一些火箭专家，在他们的著作中也提到或引用了这件事。可见，万户被世界公认为人类的航天始祖。为了纪念这位“人类第一个试图利用火箭飞行的人”，国际天文联合会将月球上的一座环形山命名为“万户山”。二、航天发展史航天科

5、学的三位先驱齐奥尔科夫斯基罗伯特•戈达德韦纳·冯·布劳恩1957年10月4日，苏联发射第一颗人造地球卫星。1961年4月12日苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。梦想成真1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空我国的航天成就2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功2003年10月15日神舟五号杨利伟2005年10月12日神舟六号费俊龙聂海胜2008年9月25日神舟七号翟志刚刘伯明景海鹏学.科.网2013年6月20日神舟十号王亚平太空授课2013年12月14日嫦娥三号

6、在月球着陆成功2010年10月1日嫦娥二号发射成功探究问题二：（1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪些？abc提示：卫星作圆周运动的向心力必须指向地心（2）人造卫星运动有什么特点？a卫星运动的物理量之间的关系线速度、角速度、周期与半径的关系？可见：V、ω、T与r为一一对应关系(1)由轨道半径r增大，V、ω减小，T增大。(3)由(2)由“高轨低速长周期”卫星的运行规律极地轨道一般轨道赤道轨道所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上平面立体赤道平面拓展:人造卫星的应用资源卫星技术实验卫星科学探测卫星通信卫星快速侦测卫星课堂练习：例：已知地球

7、半径是6400km，地球自转周期24h，地球质量5.89×1024kg，引力常量Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2，若要发射一颗地球同步卫星，试求：（1）地球同步卫星的离地面高度h（2）地球同步卫星的环绕速度v三、人造卫星的发射速度和运行速度发射速度与运行速度是两个不同的概念．（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，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅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：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

8、星的实际环