(
课件网) 7.4 宇宙航行 第七章 万有引力与宇宙航行 人教版（2019）必修 第二册 1.了解人造地球卫星的最初构想，会推导第一宇宙速度。 2.知道同步卫星和其它卫星的区别，会分析人造地球卫星的受力和运动情况，并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 3.了解发射速度与环绕速度的区别和联系，理解天体运动中的能量观。 4.了解宇宙航行的历史进程和发展，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 学习目标 如图所示，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。你知道这个速度究竟有多大吗？ 导入新课 思考 1.第一宇宙速度 ⑴法1 已知:M、r，求： v 由牛顿第二定律得 代入r=R地=6.40×106m，得 新课入 一、宇宙速度 意义：卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，称第一宇宙速度。 思考： 在地面附近发射飞行器，发射速度至少为多少？ 当卫星在地面附近绕地球运行时，r=R 。 ⑵法2 已知:R、g，求：v 代入R地=6.40×106m，得 ⑶第一宇宙速度的理解： 发射卫星的轨道越高，需要克服万有引力的阻碍作用越多，所以发射速度需要增加。 ①是航天器成为卫星的最小发射速度 ②是卫星的最大环绕速度 当卫星在地面附近绕地球运行时，重力提供向心力 。 例 关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是 ( ) A.它是人造地球卫星绕地球匀速圆周运行的最小速度 B.它等于人造地球卫星在近地圆形轨道上的运动速度 C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D.它是卫星在椭圆轨道上运动至近地点的速度 BC 4.宇宙速度对于航天器的轨迹影响 v3 = 16.7 km/s 当航天器发射速度达到某一值后，会挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系之外，此发射速度被称为第三宇宙速度。 3.第三宇宙速度 v2 = 11.2 km/s 当航天器在地球的发射速度达到一定值时，就会脱离地球引力场而成为围绕太阳运动的人造行星，这一发射速度值为第二宇宙速度。 2.第二宇宙速度 1.人造地球卫星的轨道 其他卫星 赤道卫星 所有卫星轨道的圆心都在地心上 思考：卫星轨道的圆心位置在哪里？ 卫星按轨道分类： 低轨道卫星 中高轨道卫星 同步卫星 极地卫星等 新课入 二、卫星运行问题 2.人造卫星绕地球运行的动力学原因 近地卫星，即有r≈R地，则有 3.卫星的v、ω、T和an与轨道半径r的关系 ①已知:M、r，求：v ②已知:R、g地球附近、r，求：v ⑴求:v 近地卫星 r=R ⑵分别求:ω、T、an 轨道参量 动力学方程 特点 线速度v 1.捆绑性(运动量一个变， 皆随之而变) 2.变化趋势 r决定一切： 轨道越高越慢； 轨道越低越快。 3.无用的m 仅在计算F引大小时有用。 角速度 周期T 向心加速度a 小结：轨道参量和轨道半径关系 有人根据公式v ＝ ωr 说：人造地球卫星的轨道半径增大2倍，卫星的速度也增大2倍。 但由公式 可知，轨道半径增大时，人造地球卫星的速度是减小的。应当怎样正确理解这个问题？ 解析： 只有当角速度不变时，才满足半径增大2倍，线速度就增大2倍； 实际上，随着半径的增大，由开普勒第三定律 可知，周期在变大， 故角速度在减小，而不能保持不变，即角速度为： 讨论 算一算： 近地卫星的周期是多少？？ ⑴已知:M、R，求：T ⑵已知:R、g地球附近，求： T = 83.4min 思考：我们能否发射一颗周期为60min的卫星呢？ 下列数据供选择： 地球质量M=5.98×1024kg 地球半径R=6.40×106m/s 引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2 地球附近重力加速度g=9.8m/s2 练习 图中的甲是地球赤道上的一个物体，乙是“神舟十号”宇宙飞船（周期约90min），丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动 ... ...
