7.4 宇宙航行 课件（44张PPT ）

第7章 万有引力与宇宙航行 第 4 节 宇宙航行 1、知道三个宇宙速度的含义及大小，会计算第一宇宙速度。 2、了解不同类型人造卫星的轨道，认识同步卫星的特点。 3、了解人类探索太空的历史、现状及未来发展的方向。 重难点 重点 探究宇宙奥秘，奔向遥远的太空.自古以来就是人类的梦想. 嫦娥奔月 敦煌飞天壁画 万户飞天 嫦娥六号的探月之旅：观看视频，说说嫦娥六号经历了哪些运动过程？ 处在一定高度用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？ 如果被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？ 速度大的水平位移大，落地点较远 在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，牛顿设想抛出速度很大时，物体就围绕地球旋转,物体就不会落回地面,成为一颗人造卫星. 思考: 以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的卫星? 思考：怎样把物体发射出去，成为在太空飞行的航天器呢？ 建立模型：卫星绕地球做匀速圆周运动 基本思路： 请同学们计算：已知地球半径 R = 6400 km，地球质量 M = 6.0×1024 kg，卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度有多大？ 建立模型与基本思路 R r 向心力由地球对卫星的万有引力提供 如果不知道地球的质量，但知道地球表面的重力加速度 g，如何求宇宙第一速度 v ？ 由此可见，v = 7.9 km/s，这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的最小发射速度，称为第一宇宙速度。 建立模型与基本思路 mg=????v2???? ? (1)定义： 1.第一宇宙速度 公式也适用于其他天体有关第一宇宙速度的计算问题。 (M为地球质量；R为地球球体半径) (2)公式及大小： (g为地球表面重力加速度；R为地球球体半径) 地球的第一宇宙速度大小为7.9km/s。 物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度。 mg=????v2???? ? 第一宇宙速度的值取决于中心天体的质量M和半径R，与卫星无关。 环绕速度：指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度. 发射速度：指被发射物体离开地面时的水平初速度. v发射 v运行 (3)意义： 是飞行器成为卫星的最小发射速度；是卫星的最大环绕速度。 向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引力做功。 近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。 v＝7.9 km/s是最大环绕速度 ????????????????2=????????2???? ? ????=???????????? ? 轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度. 2.第二宇宙速度 大小： 注意： v=11.2km/s 意义： 使物体挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度，.也叫脱离速度. 发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，永远的离开地球而绕太阳运动，动不再绕地球运行. 思考：如果想探索太阳的其他行星，需要多大发射速度呢？以宇宙第一速度发射可以吗？ 3.第三宇宙速度 大小： 注意： v=16.7km/s 意义： 使物体挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，也叫逃逸速度. 发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星. 如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间. 思考：离地球最近的宜居星球是比邻星b，它距离地球约4.2光年。这颗行星位于比邻星的宜居带内，使其成为潜在的宜居星球，向比邻星b发射探测器需要多大的发射速度？ 以下太空探索实践中需要的发射速度分别满足什么速度范围？ “嫦娥”奔月中卫星的发射速度应该大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度。 “天问一号”的发射速度应该大于第二宇宙速度小 ... ...