第六章萬有引力與航天6.5宇宙航行中國(guó)人的飛天夢(mèng)外國(guó)人的“飛天”夢(mèng)

地面上拋出的物體,由于受到地球引力的作用,最終都要落回到地面。1.月球也要受到地球引力的作用,為什么月亮不會(huì)

落到地面上來?由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí)月球受到的地球引力,用來充當(dāng)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力,故月球不會(huì)落到地面上來.一、牛頓關(guān)于衛(wèi)星的設(shè)想平拋運(yùn)動(dòng)演示讓物體做平拋運(yùn)動(dòng)初速度逐漸增大一、牛頓關(guān)于衛(wèi)星的設(shè)想1、平拋物體速度逐漸增大，物體落地點(diǎn)怎樣變化？2、在速度足夠大的情況下，地面還是水平的嗎？3、速度達(dá)到一定值后，物體能否落回地面？

不能不是越來越遠(yuǎn)一、牛頓關(guān)于衛(wèi)星的設(shè)想從高山上水平拋出物體，速度越大，落地點(diǎn)離山腳越遠(yuǎn)。如果沒有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆永遠(yuǎn)繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。一、牛頓關(guān)于衛(wèi)星的設(shè)想思考

以多大的速度將物體拋出，它才會(huì)成為繞地球表面運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星?方法一：萬有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方法二：地表附近，重力近似等于萬有引力二、宇宙速度g=9.8m/s2，R=6400km，代入數(shù)據(jù)得：由此可見：v=7.9km/s，這就是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具備的最小發(fā)射速度，稱為：第一宇宙速度地面附近發(fā)射飛行器，如果它的速度大于7.9km/s會(huì)怎樣呢？二、宇宙速度1.第一宇宙速度：v=7.9km/s(地面附近勻速圓周運(yùn)動(dòng)）2.第二宇宙速度：當(dāng)物體的速度大于或等于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的吸引，不再繞地球運(yùn)行。我們把這個(gè)速度叫作第二宇宙速度。達(dá)到第二宇宙速度的物體還受到太陽(yáng)的引力。3.第三宇宙速度：如果物體的速度大于或等于16.7km/s，物體就擺脫了太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去。這個(gè)速度叫第三宇宙速度。二、宇宙速度

表征人造衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)的物理量有三個(gè):

環(huán)繞速度v,

轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r(或R+h,h為離地的高度)

轉(zhuǎn)動(dòng)周期T三、人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的規(guī)律人造衛(wèi)星運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)方程三、人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的規(guī)律地球思考：對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越_____.

（2）離地面越高，線速度越_____.（3）離地面越高，周期越_____.（4）離地面越高，角速度越____.小大小小三、人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的規(guī)律第一宇宙速度是發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度.問題：將衛(wèi)星送入低軌道和高軌道所需的速度哪一個(gè)更大？哪一個(gè)更容易？為什么？向高軌道發(fā)射衛(wèi)星時(shí),需要的初速度越大，火箭克服地球?qū)πl(wèi)星的引力而作更多的功,對(duì)火箭的要求更高一些,所以比較困難.三、人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的規(guī)律例1.某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體,經(jīng)時(shí)間t后,物體以速率v落回手中。已知該星球的半徑為R,求該星球上的第一宇宙速度。

解析：星球表面的重力加速度：該星球表面的第一宇宙速度為第一宇宙速度為衛(wèi)星在其表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度衛(wèi)星的重力提供向心力,則：例2.探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后與變軌前相比()A.軌道半徑變小B.向心加速度變小C.線速度變小D.角速度變小整理得：解析：萬有引力提供向心力,則：整理得：可知半徑變小，向心加速度變大，線速度變大，角速度變大，故B、C、D錯(cuò)誤?？芍芷赥較小的軌道，其半徑r也小，A正確；由：A1.關(guān)于第一宇宙速度，下列的說法中正確的是(

)A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B.它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度C.它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度BC練習(xí)

2.如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星，a、b質(zhì)量相同，且小于c的質(zhì)量，則（）A.b所需向心力最大B.b、c周期相等，且大于a周期C.b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度D.b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度BDacb地球練習(xí)地球赤道軌道其它軌道極地軌道四、人造地球衛(wèi)星各種各樣的衛(wèi)星……四、人造地球衛(wèi)星四、人造地球衛(wèi)星四、人造地球衛(wèi)星五、夢(mèng)想成真阿波羅登月五、夢(mèng)想成真神州五號(hào)五、夢(mèng)想成真神州七號(hào)五、夢(mèng)想成真嫦娥一號(hào)五、夢(mèng)想成真美國(guó)“鳳凰”號(hào)火星探測(cè)器2007年8月4日發(fā)射升空，2008年5月25日在火星著陸。“先驅(qū)者”10號(hào)太空探測(cè)器1972年3月2日發(fā)射升空，1986年6月飛出太陽(yáng)系?！翱ㄎ髂帷碧?hào)土星探測(cè)器1997年10月15日發(fā)射升空，2004年1日飛抵土星。五、夢(mèng)想成真探究“黑洞”宇宙探秘課后查找資料了解黑洞理論