高中物理 第六章 萬有引力與航天 第5節(jié)宇宙航行課件1 新人教版必修2.ppt

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,5 宇宙航行,,牛頓的猜想,,問題：牛頓實(shí)驗(yàn)中，物體至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？地球半徑約為6400km。,在地面附近繞地球運(yùn)行，軌道半徑即為地球半徑。由萬有引力提供向心力：,,由于萬有引力近似等于物體的重力，得：,,聯(lián)立得 ： 代入數(shù)據(jù)得 v=7.9km/s,,結(jié)論： 如果發(fā)射速度小于7.9km/s，物體將落到地面，而不能成為一顆衛(wèi)星；發(fā)射速度等于7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s。我們把這個(gè)速度稱為第一宇宙速度。,1.第一宇宙速度,一．宇宙速度,第一宇宙速度的三層含義： （1）它是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度； （2）它是在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn) 動(dòng)的衛(wèi)星的環(huán)繞速度； （3）它是所有人造衛(wèi)星中的最大環(huán)繞速度。,2．第二宇宙速度： 意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為脫離速度。 注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)掙脫地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。,,,2．第二宇宙速度： 意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為脫離速度。 注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)掙脫地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。,3．第三宇宙速度： 意義：使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為逃逸速度。 注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。,4.人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的區(qū)別,（1）發(fā)射速度： 發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無能量補(bǔ)充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。 （2）運(yùn)行速度： 運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面飛行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。,二．天體運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期及 加速度與半徑之間的關(guān)系,,,,,三．同步衛(wèi)星,1.周期一定：T=24h； 2.角速度一定； 3.向心加速度大小一定； 4.與赤道平面共面； 5.離地面的高度是確定的。,課堂小結(jié),一、宇宙速度 二、天體運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期 及加速度與半徑之間的關(guān)系 三、同步衛(wèi)星,