6.5宇宙航行 课件 37张PPT

6.5宇宙航行 人教版 高中物理必修二 第六章万有引力与航天 一、卫星发射 发现万有引力定律之后,牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中提出了一个大胆的设想,如图所示,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就会一次比一次远;当抛出的速度足够大时,物体就不会落回地面,而是会环绕地球运动。 一、卫星发射 实际的卫星发射过程 简化的卫星发射过程 火箭发射 火箭发射过程中，除了受引力外，还受向前的火箭推力。 大炮发射 卫星离开大炮后飞行过程中，只受引力，完全凭借惯性进入轨道。 一、卫星发射 1.发射速度：在地面附近，给发射物体一初速度之后物体不再受到推力作用，凭借惯性进入运行轨道。发射物体在地面附近获得的初速度叫发射速度。 2.两种发射方法： ①竖直发射：卫星在火箭的推动下，在地面附近获得竖直向上的初速度，靠惯性上升到轨道处，然后自行调整速度方向进入运行轨道，绕地球做圆周运动。 一、卫星发射 ②水平发射：卫星在火箭的短时间推动下，在地面附近获得水平初速度，绕地球做圆周运动或椭圆运动。 思考：满足怎样的条件时，做圆周运动？满足怎样的卫星做椭圆运动？ 一、卫星发射 ③实际发射：在大气层内火箭竖直向上升起，经最短的路程离开大气层，然后调整速度方向进入地面附近的停泊轨道； 在停泊轨道运行至适当的位置和时刻，加速进入转移轨道，当卫星运行到预定轨道时再次加速进入预定轨道绕地球运行。 停泊轨道 转移轨道 预定轨道 一、卫星发射 3.发射地点和发射方向的选择： ⑴尽可能在随地球自转速度较大的地方：即离地轴较远的地方，如：赤道或赤道附近的高原。 ⑵发射的速度方向应顺着地球自转的方向。即由西向东方向发射。 由于地球在自传，卫星在发射前随地球自转时相对地心已经具有一定的初速度。为了节约能源，充分利用卫星发生前的初速度，实际卫星发射时应如何选择卫星的发射地点和发射方向？ 二、宇宙速度 1.物体绕地球做圆周运动的向心力由什么提供?是否考虑太阳对它的引力? 2.牛顿有没有计算出水平抛出的物体需要多大的速度才能不再落回地面? 3.你能否推出物体绕地球表面飞行的速度? 解答:没有,因为在牛顿的时代,还没有人能测出引力常量,也没有测出地球的半径,所以无法进行计算。 解答:物体绕地球做圆周运动时,由地球对物体的万有引力提供向心力。这时太阳对物体的引力很小,可忽略不计,故可以不考虑太阳对它的引力。 二、宇宙速度 (2)物理意义：第一宇宙速度也叫做地面附近的环绕速度，是使人造卫星能绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度；也可理解为紧贴地面的运行速度。 二、宇宙速度 (2)v=7.9km/s的物理意义： ①如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落在地面而不能绕地球运行； ②如果卫星的发射速度等于第一宇宙速度，卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动。 思考：当物体发射速度大于第一宇宙速度，物体将如何运动？ 二、宇宙速度 2．第二宇宙速度(脱离速度) (1)大小： (2)物理意义：卫星脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。 注意：当发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s时，人造卫星绕地球运动轨迹为椭圆；当发射速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会克服地球引力，永远离开地球。 二、宇宙速度 2．第三宇宙速度(逃逸速度) (1)大小：v3＝16.7 km/s (2)物理意义：卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度。 注意：当发射速度大于11.2km/s而小于16.7km/s时，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆，它将成为一颗人造行星；当发射速度大于或等于16.7km/s时，卫星就会挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。 (多选)下列说法中正确 ... ...