1、宇宇 宙宙 航航 行行 江南春绝句江南春绝句 【唐唐】杜牧杜牧 千里莺啼绿映红，千里莺啼绿映红， 水村山郭酒旗风。水村山郭酒旗风。 南朝四百八十寺，南朝四百八十寺， 多少楼台烟雨中。多少楼台烟雨中。 神话：千里眼神话：千里眼 顺风耳顺风耳 万万 户户 飞飞 天天 一、宇宙速度一、宇宙速度 1、牛顿对发射人造卫星的构想：、牛顿对发射人造卫星的构想： 从高山上用不同的水平速度抛出物从高山上用不同的水平速度抛出物 体，速度一次比一次大，落点也就一次体，速度一次比一次大，落点也就一次 比一次离山脚远。如果没有空气阻力，比一次离山脚远。如果没有空气阻力， 当速度足够大时，物体就永远不会落到当速度足够大时
2、，物体就永远不会落到 地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕 地球运动的人造地球卫星。地球运动的人造地球卫星。 牛顿的猜想牛顿的猜想 牛顿的手稿牛顿的手稿 物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢? 想一想想一想: : 宇宙速度 当发射一颗卫星绕地球表面附近运动时， 由万有引力提供向心力可得： 2 2 2 R v m R GMm R GM v GM=gR2 gRv 代入数据可得：v=7.9km/s （1）第一宇宙速度）第一宇宙速度 v1=7.9km/s 第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕第一宇宙速度是人造卫星在地面
3、附近环绕 地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，地球作匀速圆周运动所必须具有的速度， 所以也称为“环绕速度”。所以也称为“环绕速度”。 （2）第二宇宙速度）第二宇宙速度 V2=11.2km/s （）第三宇宙速度（）第三宇宙速度 V3=16.7km/s 使物体挣脱地球束缚，成为绕太阳运行的人使物体挣脱地球束缚，成为绕太阳运行的人 造行星的最小发射速度，也称为“脱离速造行星的最小发射速度，也称为“脱离速 度”。度”。 使物体挣脱太阳的引力束缚的最小发射速使物体挣脱太阳的引力束缚的最小发射速 度，也称为“逃逸速度”。度，也称为“逃逸速度”。 V=7.9km/s 11.2km/sV7.9km/s V=1
4、1.2km/s V=16.7km/s V=7.9k g/s 11.2kg/sV7. 9kg/s 人造卫星的发射人造卫星的发射 F V 设地球和卫星的质量设地球和卫星的质量 分别为分别为M和和m,卫星到地卫星到地 心的距离为心的距离为r,求卫星运求卫星运 动的线速度动的线速度v、角速度、角速度、 周期周期T ? 人造卫星运动参量人造卫星运动参量 （1）、线速度、角速度、周期）、线速度、角速度、周期 Mmv Gm rr 2 2 GM v r ( ( r,v ) ) 2 2 mr r GMm 3 r GM ( ( r,) ) 2 2 2 T 4 mr r GMm GM r 2T 3 ( ( r,T
5、) ) 由由F引 引=F向向得到： 得到： 结论: 以下人造卫星的线速度、周期、角速度的大小关系以下人造卫星的线速度、周期、角速度的大小关系? GM v r GM r 2T 3 3 r GM v1v2=v3v4 T14 （2）人造卫星的发射速度与运行速度）人造卫星的发射速度与运行速度 发射速度是指卫星在地面附近离开发射发射速度是指卫星在地面附近离开发射 装置的初速度。假若卫星发射后不再补装置的初速度。假若卫星发射后不再补 充能量，那么要发射一颗人造地球卫星，充能量，那么要发射一颗人造地球卫星， 其发射速度就不能小于第一宇宙速度其发射速度就不能小于第一宇宙速度。 运行速度指卫星在进入运行轨道后绕
6、地球做运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做 圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞 行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星 的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于 第一宇宙速度。第一宇宙速度。 V=7.9kg/s 11.2kg/sV7.9kg/s 第一宇宙速度：第一宇宙速度：发射卫星的最小发射速发射卫星的最小发射速 度，卫星绕地做圆周运动的的最大运行速度度，卫星绕地做圆周运动的的最大运行速度 （）地球同步卫星（）地球同步卫星 （相对地面静止的卫星） 同步卫星的特点是什么呢？ 同步
7、卫星的特点：同步卫星的特点： （1）、同步卫星与地面相对静止，与）、同步卫星与地面相对静止，与- -地球自转同步，周期为地球自转同步，周期为24h。 （2）、同步卫星运行方向与地球）、同步卫星运行方向与地球- -自转的方向相同。自转的方向相同。 （3）、同步卫星定点在赤道上方，离地）、同步卫星定点在赤道上方，离地- -的高度、运行的速率是唯一确定的。的高度、运行的速率是唯一确定的。 三三 梦想成真梦想成真 1.世界的成就世界的成就 2.中国的成就中国的成就 课堂小结：课堂小结： 人造卫星 人造卫星的运动参量 人造卫星的发射 地球同步卫星 宇宙速度 V1=7.9km/s V2=11.2km/s
8、V3=16.7km/s 梦想成真梦想成真 世界的成就 中国的成就 作业布置：教材问题与练习 感感 谢谢 各各 位位 莅莅 临临 指指 导！导！ 中国首次载人飞船发射入轨过程中国首次载人飞船发射入轨过程 同步卫星的发射同步卫星的发射 这是一段中国人熟知的音乐。 例题：例题：有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行， 已知它们的轨道半径之比已知它们的轨道半径之比r1r241，求这颗卫星，求这颗卫星 的：的： 线速度之比；线速度之比； 角速度之比；角速度之比； 周期之比；周期之比； 向心加速度之比。向心加速度之比。 解： ma T mrmr r mv r GM 2 2 2 2 2 4 （1） r GM v 2 1 2 1 v v (3) 2 T 1 8 2 1 T T (2) 3 GM r 8 1 2 1 (4) 2 r GM a 16 1 2 1 a a 设地球质量为设地球质量为M，半径为，半径为R，自转周期为，自转周期为T， 同步卫星的质量为同步卫星的质量为m，离地的高度，离地的高度h应为多少？应为多少？ h=35800km R 3 2 22 4 gTR h R 4 GMT h 3 2 2 2 2 2 T 4 h)m(R h)(R GMm 又 2 R GM g
