必修2-6.5宇宙航行.ppt

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1、第六章、万有引力与航天第五节、宇宙航行重力加速度的计算方法在地球表面附近（h«R）处的重力加速度g。（不考虑自转）有：①已知地球质量M，地球半径R；②已知地球密度ρ，地球半径R在地球上空，距地心r=R+h处的重力加速度g'在质量为M'，半径为R'的任意天体表面上的重力加速度为g'计算天体质量&计算天体密度设M为太阳的质量，m为某行星的质量，r为行星与太阳之间的距离，ω为行星公转的角速度2.若已知行星与太阳之间的距离r，行星公转线速度v，求太阳质量：3.若已知行星公转的线速度v和运行周期T，求太阳质量：4.若已知地球半径R和地球表面的重力加速度g，求地球质量

2、：利用天体的卫星求天体的密度，天体半径为R；利用天体表面的重力加速度来求天体的密度；设质量为m的天体绕另一个质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动，求v、ω、T、an一、牛顿的设想牛顿就曾设想,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。1、牛顿对人造卫星原理的描绘:一、牛顿的设想2、人造卫星绕地球运行的动力学原因：人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。人造卫星的

3、发射速度和运行速度（环绕速度）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；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。卫星的实际环绕速度一定小于等于发射速度．发射速度与运行速度是两个不同的概念二、宇宙速度法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力思考：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=5.89×10

4、24kg,地球半径R=6400km)地球表面重力加速度g=9.8m/s2法二：重力提供物体作圆周运动的向心力R越大，v越小最大的环绕速度，第一宇宙速度。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的最大环绕速度。说明：如果卫星的发射速度小于7.9km/s，卫星将落到地面而不能绕地球运转；等于7.9km/s，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地球就成为椭圆轨道的一个焦点；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须≥7.9km/s。但

5、所有卫星的环绕速度（在轨道上的速度）都必须≤7.9km/s。所以第一宇宙速度是：二、宇宙速度最小的发射速度，最大的环绕速度。如果卫星发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。地心就成为椭圆轨道的一个焦点．——虽然“R大，v小”，但向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星难。——因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球引力对它的引力做的功多。向高轨道发射卫星容易还是向低轨道发射卫星容易？高轨道低轨道第二宇宙速度（脱离速度）说明：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动，成为绕太阳运行的人

6、造行星。脱离地球的最小发射速度，也叫脱离速度；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第三宇宙速度（逃逸速度）说明：这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，如果人造天体具有这样的速度，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这三个“宇宙速度”的物理意义是什么？7.9km/s

7、度：卫星刚好能在地表附近作圆周运动最小发射速度v2—第二宇宙速度：卫星挣脱地球引力束缚最小发射速度v3—第三宇宙速度：卫星挣脱太阳引力束缚最小发射速度各种各样的卫星……人造卫星的轨道（1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？abc（2）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？卫星作圆周运动的向心力必须指向地心F1F2F3赤道平面北南东西3、人造卫星的运行规律设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系rv高轨道上运行的卫星，线速度小、角速度小，周期长线速度、角速度和周期与轨道半径的关系练习

8、1：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