1、復習,解決天體運動問題依據:,2.萬有引力提供天體圓周運動的向心力,1.星球表面附近,萬有引力近似等于重力,嫦娥奔月,外國人的飛天夢,古人的夢想,第六章 萬有引力與航天,5 宇 宙 航 行,從遠古時代起人們就想象著飛向太空，奔向月球，這一夢想已變成現(xiàn)實，那么人類是怎樣實現(xiàn)這一夢想的呢?,拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？要使拋出的物體不落回地面必須具備什么條件？,問題：,從高山上把物體水平拋出，拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現(xiàn)什么結果？,牛頓的思考與設想：,300多年前，牛頓提出設想:,如果沒有空氣阻力,當速度足夠大時,物體就永遠不會落到地面上,它將成為一顆繞

2、地球運動的人造地球衛(wèi)星.,方法一：萬有引力提供物體作圓周運動的向心力,探究問題一：以多大的速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運動，不會落下來？(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球質量M=5.891024kg, 地球半徑R=6400km，已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2),方法二：萬有引力近似等于重力,一、宇宙速度,1、第一宇宙速度（環(huán)繞速度）v1=7.9km/s它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具備的速度,說明： （）如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地面而不能繞地球運轉；,（）等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動；,（3）大于這個速

3、度呢？,牛頓的設想過程,如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運行，地心就成為橢圓軌道的一個焦點,、第二宇宙速度,如果人造天體的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，則它的運行軌道相對于太陽將是橢圓，太陽就成為該橢圓軌道的一個焦點,v2=11.2 km/s,這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度,（脫離速度）,3、第三宇宙速度,這是衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度 如果人造天體大于或等于這樣的速度，就可以擺脫地球和太陽引力的束縛而飛到太陽系外了,v3=16.7 km/s,（逃逸速度）,人類航天始祖,美國火箭學家赫伯特基姆在

4、1945年出版的火箭和噴氣發(fā)動機一書中提到，“約當14世紀之末，有一位名叫“萬戶”的中國官員，他在一把座椅的背后，裝上47枚當時能買到的最大火箭。他把自己捆綁在椅子的前邊，兩只手各拿一個大風箏。然后叫他的仆人同時點燃47枚大火箭，其目的是想借火箭向前推進的力量，加上風箏上升的力量飛向前方。他的目標是月亮”。英國、德國和前蘇聯(lián)的一些火箭專家，在他們的著作中也提到或引用了這件事。可見，萬戶被世界公認為人類的航天始祖。為了紀念這位“人類第一個試圖利用火箭飛行的人” ，國際天文聯(lián)合會將月球上的一座環(huán)形山命名為“萬戶山”。,二、航天發(fā)展史,航天科學的三位先驅,齊奧爾科夫斯基,羅伯特戈達德,韋納馮布勞恩,

5、1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射 第一顆人造地球衛(wèi)星。,1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校 加加林乘坐東方一號載人飛 船進入太空，實現(xiàn)了人類進 入太空的夢想。,1969年7月20日，阿波羅11 號將人類送上了月球。,夢想成真,1970年4月24日我國 第一顆人造衛(wèi)星升空,我國的航天成就,2007年10月24日嫦娥 一號月球探測器發(fā)射成功,2003年10月15日 神舟五號楊利偉,2005年10月12日 神舟六號 費俊龍聶海勝,2008年9月25日 神舟七號 翟志剛劉伯明 景海鵬,學.科.網,2013年6月20日神舟十號王亞平太空授課,2013年12月14日嫦娥三號在月球著陸成功,2010年10月1日

6、嫦娥二號發(fā)射成功,探究問題二：,（1）如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪些？,a,b,c,提示： 衛(wèi)星作圓周運動的向心力必須指向地心,（2）人造衛(wèi)星運動有什么特點？,a,衛(wèi)星運動的物理量之間的關系,線速度、角速度、周期與半徑的關系？,可見：V 、 、T 與 r 為 一 一對應關系,(1)由 ,軌道半徑r增大，V、減小，T增大。,(3)由,(2)由,“高軌低速長周期”,衛(wèi)星的運行規(guī)律,極地軌道,一般軌道,赤道軌道,所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓（或橢圓）軌道上,平面,立體,赤道平面,拓展: 人造衛(wèi)星的應用,資源衛(wèi)星,技術實驗衛(wèi)星,科學探測衛(wèi)星,通信衛(wèi)星,快速偵測衛(wèi)星,課堂練習：,例

7、：已知地球半徑是6400km，地球自轉周期24h，地球質量5.891024kg，引力常量=6.6710-11Nm2/kg2 ，若要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求： （1）地球同步衛(wèi)星的離地面高度h （2）地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v,三、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運行速度,發(fā)射速度與運行速度是兩個不同的概念,（1）發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無能量補充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上升一定的高度，進入運動軌道,（2）環(huán)繞速度：是指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做勻速圓周運動的線速度當衛(wèi)星“貼著”地面運行時，運行速度等于第一宇宙速度,注意：衛(wèi)星的實際環(huán)繞速度一

8、定小于發(fā)射速度,（3）發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉的速度是不是同一速度？發(fā)射速度大說明什么？衛(wèi)星運轉速度大又說明什么？,思考：,（1）將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？,（2）所需要的發(fā)射速度，哪一個更大？,克服地球引力（阻力）,發(fā)射速度是將衛(wèi)星送入軌道，在地面上所獲得的速度。環(huán)繞速度是衛(wèi)星發(fā)射成功后，正常環(huán)繞地球時的速度。 所以發(fā)射速度越大，軌道半徑越大。 由 知環(huán)繞速度越小。,高軌道,第一宇宙速度是最大速度還是最小的速度？,探究問題三：,如： 同步衛(wèi)星速度：V=3.08103m/s v1=7.9km/s,若飛行器在近地軌道上運行，則有h=0（rR）,衛(wèi)星的最大運行速度,軌道半徑r

9、為最小，運行速度為最大,衛(wèi)星的最小周期,思考：1、能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星？,2、美國有部電影叫光速俠，是說一個叫 Daniel Light 的家伙在一次事故后，發(fā)現(xiàn)自己擁有了能以光速奔跑的能力 根據所學物理知識分析，如果光速 俠要以光速從紐約跑到洛杉磯救人，可能實現(xiàn)嗎？,思考,提示：不可能實現(xiàn)當人或物體以大于第一宇宙速度的速度在地表運動時，會脫離地表，到達外太空，即在地表運動的速度不能超過 7.9 km/s.,【觸類旁通】,A一定等于 7.9 km/s,B,B等于或小于 7.9 km/s C一定大于 7.9 km/s D介于 7.9 km/s 和 11.2 km/s 之間,1人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動， 其速率（ ）,2、(雙選)如圖 所示，T 代表“天宮一號”飛行器，S 代表“神舟”八號飛船，它們都繞地球做勻速圓周運動，則（ ）,A.T 的周期大于 S 的周期 B.T 的線速度大于 S 的線速度 C.T 的向心加速度大于 S 的向心加速度 D.S 和 T 的速度都小于環(huán)繞速度 7.9 km/s,AD,3、火星的半徑為地球半徑的一半，火星的質量為地球質量的19問： (1)火星上的重力加速度是地球上的重力加速度的幾倍? (2)若要在火星上發(fā)射一