1、第七章万有引力与宇宙航行第七章万有引力与宇宙航行 7.4 7.4 宇宙航行宇宙航行 1.1.了解人造卫星的有关知识。了解人造卫星的有关知识。 2 2. .知道三个宇宙速度的含义，会推知道三个宇宙速度的含义，会推 导第一宇宙速度。导第一宇宙速度。 3 3. .知道发射速度与环绕速度的区别。知道发射速度与环绕速度的区别。 学习目标学习目标 敦煌的敦煌的飞天飞天壁画壁画 古人的梦想古人的梦想 思考：思考：地面上的物体，怎样才能离开地球地面上的物体，怎样才能离开地球？ 英国科学家牛顿 (1643-1727) 物体物体初速度达到多大时就可以发射成为一颗初速度达到多大时就可以发射成为一颗 人造卫星呢人造卫
2、星呢? ? 想一想想一想: : 方法方法一：由于卫星在地球附近环绕时，卫星做一：由于卫星在地球附近环绕时，卫星做 匀速圆周运动的向心力可看作由重力提供，根匀速圆周运动的向心力可看作由重力提供，根 据牛顿第二定律得据牛顿第二定律得 6 6.37 109.8m/s7.9km/svgR 2 v mgm R 方法方法二：卫星做匀速圆周运动，由万有引二：卫星做匀速圆周运动，由万有引 力提供向心力，根据牛顿第二定律得力提供向心力，根据牛顿第二定律得 2 2 Mmv Gm rr 宇宙速度宇宙速度 一、宇宙速度一、宇宙速度 物体物体在地面附近在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速绕地球做匀速圆周运动的速 度，叫做
3、度，叫做第一宇宙速度第一宇宙速度。 环绕速度 脱离速度脱离速度 当当物体的速度等于或大物体的速度等于或大16.7km/s16.7km/s时，物体可时，物体可 以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇 宙空间。我们把宙空间。我们把16.7km/s16.7km/s叫做叫做第三宇宙速度。第三宇宙速度。 逃逸速度逃逸速度 宇宙速度宇宙速度 当当物体的速度等于或大于物体的速度等于或大于11.2km/s11.2km/s时，它就时，它就 会克服地球的引力，永远离开地球。我们把会克服地球的引力，永远离开地球。我们把 11.2km/s11.2km/s叫做叫做第二宇宙速度。
4、第二宇宙速度。 宇宙速度宇宙速度 二、人造地球卫星二、人造地球卫星 V=7.9km/s 11.2km/sV7.9km/s 人造卫星发射动画演示人造卫星发射动画演示 探究：探究： 已知：地球质量已知：地球质量MM，半径，半径R R，卫星距地，卫星距地 面高度面高度h h，引力常量，引力常量G .G .探究卫星的探究卫星的v v 、T T与与 高度高度h h的关系的关系. . 地球 “高轨低速长周期” h=3.6h=3.610107 7mm r=4.2r=4.210107 7mm v=3km/sv=3km/s T=24hT=24h h=3.8h=3.810108 8mm r3.8r3.810108
5、 8mm v=1km/sv=1km/s T=27T=27天天 h0h0 r=6.4r=6.410106 6mm v=7.9km/sv=7.9km/s T=84T=84分钟分钟 同步卫星同步卫星 近地卫星近地卫星 月球月球 近地卫星、同步卫星、月球三者比较近地卫星、同步卫星、月球三者比较 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 “旅行者旅行者1 1号号”探测器探测器 19881988年飞出太阳系年飞出太阳系 例例1.1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动发射一颗绕地球做匀速圆周运动 的人造卫星的人造卫星, ,如果它的轨道半径是地球如果它的轨道半径是地球 半
6、径的半径的4 4倍倍, ,它的轨道速度是第一宇宙它的轨道速度是第一宇宙 速度的多少倍？速度的多少倍？ 21 12 1 2 vr vr 21 1 2 vv 解解: :万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向 心力，根据牛顿第二定律有心力，根据牛顿第二定律有 2 2 Mmv Gm rr 整理得整理得 设第一宇宙速度为设第一宇宙速度为v v1 1, ,卫星的轨道速度为卫星的轨道速度为v v2 2 GM v r 练习练习1.A1.A星球的第一宇宙速度为星球的第一宇宙速度为9km/s9km/s，已知，已知B B 星球的质量是星球的质量是A A星球质量的星球质量的1/811/8
7、1，A A星球半径星球半径 是是B B星球半径的星球半径的4 4倍，则在倍，则在B B星球上发射星球上发射“近地近地 卫星卫星”的环绕速度约为的环绕速度约为 km/skm/s。 解解: : 2 2 Mmv Gm rr 整理得整理得 2 9 BB A AA B vM r vM r 2 2/ 9 BA vvkm s 2 2 r GM v 例例2.2.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是是 （ ） A.A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B.B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行 速
8、度速度 C.C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射 速度速度 D.D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 BCBC 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。 三、载人航天与太空探索三、载人航天与太空探索 19701970年年4 4月月2424日我国日我国 第一颗人造卫星升空第一颗人造卫星升空 我国的航天成就我国的航天成就 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
9、9时， 我国神舟五号宇宙飞船 把中国第一位航天员杨 利伟送入太空。 2016年10月19日， 神舟十一号完成与 天宫二号空间站自 动交会对接。 本课小结本课小结: 宇宙速度宇宙速度 第一宇宙速度第一宇宙速度：v v7.9km7.9kms s 是卫星发射是卫星发射 的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。 第二宇宙速度第二宇宙速度：v v11.2km11.2kms s，是卫星挣，是卫星挣 脱地球束缚的最小发射速度脱地球束缚的最小发射速度 第三宇宙速度第三宇宙速度: v: v16.7km16.7kms s，是挣脱太阳，是挣脱太阳 束缚的最小发射速度。束缚的最小发射速度。 人造地球卫星人造地球卫星 3 3. .载入航天与太空探索载入航天与太空探索
