1、第六章 万有引力与航天 第五节 宇宙航行人教版必修人教版必修2古人的梦想古人的梦想嫦娥奔月牛顿的设想牛顿的设想 牛顿就曾设想牛顿就曾设想,从高山上用从高山上用不同的水平速度抛出物体不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大速度一次比一次大,则落点则落点一次比一次远一次比一次远,如不计空气如不计空气的阻力的阻力,当速度足够大时当速度足够大时,物物体就永远不会落到地面上体就永远不会落到地面上来来,而围绕地球旋转而围绕地球旋转,成为一成为一颗人造地球卫星了颗人造地球卫星了.这个速度应该有多大呢？牛顿设想的人造卫牛顿设想的人造卫星原理图星原理图一、宇宙速度一、宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度v=7
2、.9km/s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绕地球做匀速圆周运动的线速度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。线速度，叫第一宇宙速度，也叫环绕速度。22MmvGmrrGMvr624111037.61098.5 1067.6-m/s建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动基本思路基本思路1：万有引力万有引力提供提供向心力向心力 GMvR=7900m/s=7.9km/sv=7900m/s 是地球卫星的是地球卫星的最大运行速度最大运行速度!1、第一宇宙速度、第一宇宙速度1、第一宇宙速度、第一宇宙速度建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆
3、周运动基本思路基本思路2：重力重力提供提供向心力向心力22MmvmgGmRR69.8 6.37 10/7.9/vgRm skm s 适用于计算任一天体的第一宇宙速度适用于计算任一天体的第一宇宙速度 人造卫星在地面附近做圆周运动的周期人造卫星在地面附近做圆周运动的周期最小周期最小周期1、第一宇宙速度、第一宇宙速度=842.6minRTv如果速度继续增加，等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球，成为绕太阳运动的一颗人造行星我们把11.2km/s11.2km/s叫做第二宇宙速度(脱离速度)3 3、第三宇宙速度、第三宇宙速度（逃逸速度逃逸速度）：）：v=16.7千米千米/秒秒
4、（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）（卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）1、第一宇宙速度、第一宇宙速度（环绕速度环绕速度）：）：v=7.9千米千米/秒秒（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）2、第二宇宙速度、第二宇宙速度（脱离速度脱离速度）：）：v=11.2千米千米/秒秒（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）22MmvmgGmRRvgR GMvR 或或二、梦想成真二、梦想成真1、基本思路：基本思路：建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动万有引力（重力）万有引
5、力（重力）提供提供向心力向心力222224rTmrmrrvmMmG22MmvGMGmvrrr 223MmGMGmrrr 232224()MmrGmrTrTGM 2、卫星运行速度、角速度、周期与半径的关系：、卫星运行速度、角速度、周期与半径的关系：（r 越大，越大，T 越大）越大）（r 越大，越大，v 越小）越小）（r 越大，越大，越小）越小）rRh （R为地球的半径，为地球的半径，h为卫星距地面的高度）为卫星距地面的高度）3、地球同步卫星：地球同步卫星：相对于地面静止且相对于地面静止且 与地球自转周期相同的卫星与地球自转周期相同的卫星叫地球同步卫星。叫地球同步卫星。所有同步卫星都具有如下特点：
6、所有同步卫星都具有如下特点：1.只能分布在一个确定的只能分布在一个确定的赤道轨道赤道轨道上。上。2.周期与地球自转的周期与地球自转的周期相同周期相同:T24h。角速度角速度与地球的自转角速度相同。与地球的自转角速度相同。离地面离地面高度高度:h=36000km。线速度线速度:v=3.1km/s。同步卫星同步卫星 与地球相对静止的人造卫星与地球相对静止的人造卫星2T 1.为了同步卫星之间不互相为了同步卫星之间不互相干扰，大约干扰，大约3左右才能放左右才能放置置1颗，这样地球的同步卫颗，这样地球的同步卫星只能有星只能有120颗。可见，空颗。可见，空间位置也是一种资源。间位置也是一种资源。2.同步卫
7、星主要用于通讯。同步卫星主要用于通讯。要实现全球通讯，只需三要实现全球通讯，只需三颗同步卫星即可。颗同步卫星即可。中国航天事业中国航天事业19921992年载人航天工程正式启动年载人航天工程正式启动20032003年年1010月月1515日日9 9时，神州时，神州5 5号宇宙号宇宙飞船在酒泉卫星中心成功发射，将飞船在酒泉卫星中心成功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行第一位航天员杨利伟送入太空绕行1414圈，圈，1010月月1616日日6 6时时2323分降落在内蒙分降落在内蒙古主着陆场古主着陆场中国成为世界上第三个独立开展载中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家人航天活动的国家神舟
8、六号发射升空神舟六号发射升空费俊龙聂海胜费俊龙聂海胜神舟七号出舱神舟七号出舱神七英雄神七英雄太太原原卫卫星星发发射射中中心心 一个人最完美和最强烈的情感来自面对一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！不解之迷！相信通过同学们努力学习，一定会为我国的航天事业贡献一份力量！让我们为祖国的强盛而骄傲！7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s第一宇宙速度第一宇宙速度是地球卫星的是地球卫星的最大运行速度最大运行速度 是地球卫星的是地球卫星的最小发射速度最小发射速度22MmvGMmgGmvvgRRRR或或一、宇宙速度一、宇宙速度万有引力万有引力(重力重力)提供提供向心力向心力课堂小结课堂小结
9、22223232(),2,MmvGmammrmrrrTMGMrGMaGvTrrGMr 向向2222MmMmgGgGrrrGMrRggGMRR （距距地地心心 处处的的重重力力加加速速度度）在在地地面面，或或（黄黄金金关关系系式式）二、梦想成真二、梦想成真同步卫星特点：同步卫星特点：赤道轨道赤道轨道 周期周期T24h 高度高度h=36000km 线速度线速度 v=3.1km/sAD课堂练习课堂练习2、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率动，其速率 （）A、一定等于、一定等于7.9km/sB、等于或小于、等于或小于7.9km/sC、一定大于、一定大于7.9km/sD、介于、介于7.9 km/s11.2km/s之间之间B
