人教版高中物理必修2课件宇宙航行课件.ppt

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1、人民教育出版社高中物理必修1第三章第5节单位：济宁市实验中学制作人：魏衍昌太阳系太阳系引言引言在科学技术欠发达的古代，在科学技术欠发达的古代，“嫦娥奔月嫦娥奔月”只能是美丽的传只能是美丽的传说。说。1957年年10月月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而开创人类的航天新纪元；从而开创人类的航天新纪元；1961年年4月月12日，前苏联成功地日，前苏联成功地发射了第一艘发射了第一艘“东方号东方号”载人飞船，尤里载人飞船，尤里加加林成为人类第加加林成为人类第一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕；一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕；1969年年7

2、月月20日，日，美国航天员阿姆特朗和奥尔德林驾驶美国航天员阿姆特朗和奥尔德林驾驶“阿波罗阿波罗”11号飞船的登号飞船的登陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了人类登上月球陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想的理想人类进入了航天时代。人类进入了航天时代。地面上的物体，怎样才能成为人造地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？地球卫星呢？300多年前，多年前，牛顿提出设牛顿提出设想想由此可见，人造地球卫星运由此可见，人造地球卫星运行遵从的规律是：卫星绕地行遵从的规律是：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星球做圆周运动，地球对卫星的引力提供卫星做圆周运动的引力提供卫星做圆周运

3、动的向心力。的向心力。设地球质量为设地球质量为m，半径为，半径为R。人造地球卫。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径，轨道半径为为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的卫星的速度速度v如何推算？如何推算？从上式可以看出从上式可以看出:,卫星离地心越远，它运行的速度越慢。卫星离地心越远，它运行的速度越慢。对于靠近地面的卫星，可以认为此时的对于靠近地面的卫星，可以认为此时的r近似等于地近似等于地球半径球半径R，把，把r用地球半径用地球半径R代入，可以求出：代入，可以求出：这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速这就是人造地球卫

4、星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的圆周运动所必须具有的最低发射速度最低发射速度，叫做，叫做第第一宇宙速度。一宇宙速度。近地面的卫星的速度是多少呢？近地面的卫星的速度是多少呢？h=100km，R=6370km第一宇宙速度的另外一种求法第一宇宙速度的另外一种求法:由由mg=mv2/RgRV1=1、第一宇宙速度第一宇宙速度：v=7.9km/s(地面附近、匀速圆周运动）地面附近、匀速圆周运动）V1=7.9km/s地球11.2km/sv7.9km/sV2=11.2km/s2、第二宇宙速度、第二宇宙速度：当物体：当物体的速度大于或等于的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的吸时，卫

5、星就会脱离地球的吸引，不在绕地球运行。我们引，不在绕地球运行。我们把这个速度叫把这个速度叫第二宇宙速度第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的还受到达到第二宇宙速度的还受到太阳的引力。太阳的引力。V3=16.7km/s3、第三宇宙速度、第三宇宙速度：如果物体的速度等于或大于：如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳，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。这个速度叫系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。第三宇宙速度。描述卫星描述卫星运动的量？运动的量？线速度、角速度、周期与半径的关系线速度、角速度、周期与半径的关系？(1)由由 得得:可见：可

6、见：V、W、T 与与 r 为为 一一 一对应关系一对应关系(2)由由 得：得：Mmr2(3)由由G Mmr2mr42T2r3GMT=2与卫星质量无关与卫星质量无关例：两个人造地球卫星，其轨道半径之比r1:r2=2:1，求(1)向心加速度之比，(2)线速度之比，（3）角速度之比，（4）运动周期之比。Mmr2G=ma向a向=GMr214a1a2=r2r1=2（1）例：两个人造地球卫星，其轨道半径之比r1:r2=2:1，求(1)向心加速度之比，(2)线速度之比，（3）角速度之比，（4）运动周期之比。mv2rMmr2G=V=GMrv1v2=r2r1=12（2）例：两个人造地球卫星，其轨道半径之比r1:

7、r2=2:1，求(1)向心加速度之比，(2)线速度之比，（3）角速度之比，（4）运动周期之比。Mmr2G=mr2（3）=GMr312=r23r13=18例：两个人造地球卫星，其轨道半径之比r1:r2=2:1，求(1)向心加速度之比，(2)线速度之比，（3）角速度之比，（4）运动周期之比。Mmr2G=mr42T2（4）T1T2=r13r23=81r3GMT=发射速度与环绕速度近地卫星速度=第一宇宙速度=最大环绕速度=最小发射速度7.9km/sv1v2v2v1地球同步卫星地球同步卫星例、试求赤道上空同步卫星离地面的高度例、试求赤道上空同步卫星离地面的高度h h和线和线速度速度v v各是多少？已知地

8、球质量各是多少？已知地球质量M=6.010M=6.0102424kgkg，地球的赤道半径，地球的赤道半径R=6.410R=6.4106 6mm，引力常量，引力常量G=6.6710G=6.6710-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2，地球自转周期，地球自转周期T=24hT=24h。rhR解：同步卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力为地球对它的引力，则Mmr2G=mr42T2GMT2423r=4.23107m例、试求赤道上空同步卫星离地面的高度例、试求赤道上空同步卫星离地面的高度h h和线和线速度速度v v各是多少？已知地球质量各是多少？已知地球质量M=6.010M=6.0102424kgkg

9、，地球的赤道半径，地球的赤道半径R=6.410R=6.4106 6mm，引力常量，引力常量G=6.6710G=6.6710-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2，地球自转周期，地球自转周期T=24hT=24h。rhR卫星离地面的高度为卫星离地面的高度为:h=r-R=4.23107-6.4106m=3.59107m=36000km同步卫星的线速度为同步卫星的线速度为:V=2r/T=3.08103m/s=3km/s同步卫星的特点同步卫星的特点1.1.定周期定周期:运行周期等于地球自转运行周期等于地球自转周期周期(24h)(24h)2.2.定轨道平面定轨道平面:运行平面在赤道平运行平面在赤道平面内面内3.3.定高度定高度:离地高度一定离地高度一定h=36000kgh=36000kg4.4.定速度定速度:运行速度一定运行速度一定(3km/s)(3km/s)5.5.定点定点:在赤道上方相对地面静止在赤道上方相对地面静止为了卫星之间不互相干扰，大为了卫星之间不互相干扰，大约约3左右才能放置左右才能放置1颗，这样地球的颗，这样地球的同步卫星只能有同步卫星只能有120颗。可见，空间颗。可见，空间位置也是一种资源。位置也是一种资源。