飛出地球去課件

1、5.4 飛出地球去,,2.知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。,1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，正確理解人造衛(wèi)星做圓周運(yùn)動時(shí)，各物理量之間的關(guān)系。,問題引入,地球是人類的搖籃，人類絕不會永遠(yuǎn)躺在這個搖籃里，而會不斷地探索新的天體和空間。,——齊奧爾科夫斯基 現(xiàn)代航天學(xué)和火箭理論的奠基人 （1857.9.5～1935.9.19）,1957年10月4日，前蘇聯(lián)在拜科努爾發(fā)射場發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，并被送入軌道，人類從此進(jìn)

2、入了利用航天器探索外層空間的新時(shí)代。,衛(wèi)星由鍍鉻合金制成，重83.6公斤，外表呈圓球形，直徑５８厘米，軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)為986.96公里，近地點(diǎn)為230.09公里，每96分鐘繞地球一周。,2003年10月15日，“神舟”5號飛船載著中國第一位航天員楊利偉成功升空，標(biāo)志著我國進(jìn)入了載人航天時(shí)代。,拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？衛(wèi)星、月亮沒有落下來必須具備什么條件？,提出問題,牛頓的思考與設(shè)想,拋出的速度v越大時(shí)，落地點(diǎn)越遠(yuǎn)，速度

3、不斷增大，將會出現(xiàn)什么結(jié)果？,牛頓的衛(wèi)星發(fā)射原理圖,三個宇宙速度,一、第一宇宙速度 衛(wèi)星要具有多大的速度，才能環(huán)繞地球運(yùn)動呢？,設(shè)地球質(zhì)量為M，半徑為R。人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行，質(zhì)量為m，軌道半徑為r。那么，在該軌道上做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星的速度v如何推算？,分析論證,由,得衛(wèi)星運(yùn)動的速度,可見衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它運(yùn)行的速度越慢。,近地衛(wèi)星飛行的高度一般為100－200km，與地球的半徑6370km相比，完全可以用6370k

4、m表示衛(wèi)星到地心之間的距離，即r＝6370km，近地面衛(wèi)星的速度是多少呢？,近地面衛(wèi)星的速度是多少呢？,近地面衛(wèi)星的速度是多少呢？,這就是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須具有的最低發(fā)射速度，叫做第一宇宙速度，又叫地面附近的環(huán)繞速度。,１、如果衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度，衛(wèi)星將落到地 面而不能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；,２、等于這個速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動；,3、如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星

5、將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個焦點(diǎn)。,說明:,探究一：若已知地球的質(zhì)量為半徑R=6400km，引力常量G=探究物體在地球表面附近運(yùn)行的周期,解：由牛頓第二定律和萬有引力公式得,探究二： 若已知地球表面的重力加速度 地球的半徑R=6400km。探究物體在地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動的線速度（第一宇宙速度）及周期。,,,⑴v和T隨h的變化是怎樣變化的？ ⑵v和T與衛(wèi)星的質(zhì)量有關(guān)嗎？,,思考并猜想,探究

6、三: 已知：地球質(zhì)量M，半徑R，衛(wèi)星距地面高度 h，引力常量G，探究衛(wèi)星v和T。,解：萬有引力提供物體做圓周運(yùn)動的向心力， 設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為 m，,可見線速度和周期與軌道半徑有關(guān)與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)。,,,,,地球,,動畫演示,R+h越大，T _____ V _____,越大,越小,概念辨析　　　發(fā)射速度和運(yùn)行速度,1、發(fā)射速度：是指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置 時(shí)的速度。,①宇宙速

7、度均指發(fā)射速度。,②第一宇宙速度為在地面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，也 是環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度。,2、運(yùn)行速度：是指衛(wèi)星進(jìn)入軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn) 動的速度。,,r↗ v↘,近地衛(wèi)星,其他衛(wèi)星,二、第二宇宙速度——飛出地球去,使衛(wèi)星能夠逃離地球的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度,當(dāng)物體的速度大于或等于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會掙脫地球的引力束縛，不再繞地球運(yùn)行，而是飛向太陽系的其它空間中去。我們把這個速度叫第二宇宙速

8、度。,人類第一次登上月球,月球上的第一個人類腳印,三、第三宇宙速度——飛出太陽系,使衛(wèi)星能夠逃離太陽的引力作用的衛(wèi)星發(fā)射速度,如果物體的速度等于或大于16.7km/s，物體就擺脫了太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去。第三宇宙速度: 16.7km/s,“先驅(qū)者”號攜帶的地球人“名片”,牌上畫有代表地球人的裸體男女，男人舉起右手表示向“太空人”致意；人像背后為按比例繪制的先驅(qū)者號外形，以示人體的大?。幌路?0個圓圈表示太陽系，從左邊

9、起最大的是太陽，第四個為地球，從其發(fā)出的曲線表示該探測器的航行路線；左中部的輻射狀符號表示地球人認(rèn)識的物理學(xué)和天文學(xué)；左上部的兩個符號表示地球上第一號元素氫分子結(jié)構(gòu)。,“地球之音”的內(nèi)容包括用60余種語言問候的“你好”、中國的京劇和古曲《高山流水》，以及貝多芬的《歡樂頌》等名曲，130余張圖片（包括萬里長城）等。鍍金鋁板和噴金銅唱片經(jīng)過特殊處理，幾億甚至幾十億年都不會變形或變質(zhì)。,地球同步衛(wèi)星,所謂地球同步衛(wèi)星是指相對于地面靜止的人造衛(wèi)

10、星，它的周期T＝24ｈ。,1. 周期T=24h,2. 軌道平面在赤道平面內(nèi),3. 離地高度h=36000km,4. r、v、ω、T、an“全部固定”,人造衛(wèi)星 宇宙速度,請單擊不同的拋射速度,為了和平與進(jìn)步,1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林乘坐東方一號載人飛船進(jìn)入太空，實(shí)現(xiàn)了人類進(jìn)入太空的夢想。,1957年10月，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。,1969年7月20日，阿波羅11號將人類送上了月球。,在火星上

11、著陸的“勇氣”號探測器,1970年4月24日我國第一顆人造衛(wèi)星升空,2007年10月24日嫦娥一號月球探測器發(fā)射成功,我國的航天成就,,,2003年10月15日神舟五號 楊利偉,2005年10月12日神舟六號 費(fèi)俊龍 聶海勝,2008年9月25日神舟七號 翟志剛 劉伯明 景海鵬,2007年10月24日 ,在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由“長征三號甲”運(yùn)載火箭將 “嫦娥一號”發(fā)射升空。,“嫦娥二號”于2010年10月1

12、日18時(shí)59分57秒在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，并獲得了圓滿成功。,,,1、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則( )A、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小C、加速度越小,周期越大D、角速度越小,加速度越大,BC,2、兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比R1∶R2=3∶1，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是( )A、周期之比T1∶T2=3∶1 B、線速度之比v1∶v2=3∶1

13、C、向心力之比F1∶F2=1∶9 D、向心加速度之比a1∶a2=1∶9,D,3、關(guān)于宇宙速度，下列說法正確的是（ ）A.第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星飛行的最小發(fā)射速度B.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度C.第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)的最大速度D.第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度,A,4、關(guān)于地球同步衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）A.它的運(yùn)行速度小于7.9km/s

14、B.它的運(yùn)行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且軌道平面與赤道平面重合D.每一個地球同步衛(wèi)星離開地面的高度是一樣的,ACD,⒈宇宙速度 第一宇宙速度：v＝7.9km／s，是衛(wèi)星發(fā)射的最小速 度，是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度。 第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是衛(wèi)星掙脫地球束縛 的最小發(fā)射速度。 第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是掙脫太陽束縛的最