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1、宇宙航行 牛顿的猜想 牛顿的手稿 想一想 物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢 方法一 卫星做圆周运动 由万有引力提供向心力 根据牛顿第二定律得 方法二 由于卫星在地球附近环绕时 卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供 根据牛顿第二定律得 第一宇宙速 我们把7 9km s叫做第一宇宙速度 第一宇宙速度又叫环绕速度 意义 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度 第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度和最大环绕速度 为什么 1 火星的质量是地球质量的1 10 火星半径是地球半径的1 2 地球的第一宇宙速度是7 9km s 求火星的第一宇宙速度 做一做 2 天文台发现某
2、小行星的直径为32km 密度与地球相同 若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体 且已知地球半径R 6400km 地球表面重力加速度g 10m s2 求此小行星上的第一宇宙速度 在地面附近发射飞行器或物体 如果它的速度大于7 9km s物体会怎么样呢 问题探究1 在地面附近发射物体 如果发射速度大于7 9km s 而小于11 2km s 那么它绕地球运动的轨道就不是圆 而是椭圆 如果速度继续增大 大于或等于11 2km s时 它就会克服地球的引力 永远离开地球 成为绕太阳运动的一颗人造行星 第二宇宙速 我们把11 2km s叫做第二宇宙速度 第二宇宙速度又叫脱离速度 意义 使卫星挣脱地球引力
3、束缚的最小发射速度 意义 使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 第三宇宙速度 在地球表面发射物体如果速度达到16 7km s或以上时 物体 或卫星 就可以挣脱太阳的引力 飞到太阳系以外的地方 这一速度叫做第三宇宙速度 第三宇宙速度也叫逃逸速度 一宇宙速度 1 第一宇宙速度 环绕速度 v1 7 9km s 它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度 2 第二宇宙速度 脱离速度 V2 11 2km s 使物体挣脱地球束缚 成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 1 第三宇宙速度 逃逸速度 V3 16 7km s 使物体挣脱太阳的引力束缚的最小发射速度 也称为 逃逸速度 2 天文台发
4、现某小行星的直径为32km 密度与地球相同 若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体 且已知地球半径R 6400km 地球表面重力加速度g 10m s2 求此小行星上的第一宇宙速度 复习 若取地球的第一宇宙速度为8km s 某行星的质量是地球质量的6倍 半径是地球的1 5倍 这个行星的第一宇宙速度约为 A 2km sB 4km sC 16km sD 32km s 2 据天文学家测量 月球的半径为1738km 月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的1 6 月球表面在阳光照射下的温度可达127 而此时水蒸气分子的平均速率达2000m s 试分析月球表面没有水的原因 卫星 按用途分类 通信卫
5、星 气象卫星 资源卫星 侦察卫星 按轨道分类 极地卫星 赤道卫星 其他卫星 一 卫星的分类 赤道轨道 极地轨道 其他轨道 思考 卫星的运动轨道有何特征 二 卫星的轨道 卫星的运动轨道会如下吗 F2 F F1 因为是万有引力束缚卫星使其绕地球运动 所以轨道平面一定经过地球中心 问题探究2 设地球和卫星的质量分别为M和m 卫星到地心的距离为r 你能求出卫星环绕地球的线速度多大 角速度多大 周期多大 向心加速度多大 你能从中得出什么结论 地球 1 2 3 4 v1 v2 v3 v4 T1 T2 T3 T4 1 2 3 4 三 人造地球卫星的运动规律 结论 1 卫星轨道半径越大 环绕速度v越小 2 卫
6、星轨道半径越大 角速度 越小 4 人造地球卫星轨道半径越大 向心加速度a越小 3 人造地球卫星轨道半径越大 周期T越大 也可以说 卫星的轨道半径定了 那么线速度 角速度 周期 向心加速度就定了 思考 对于同一轨道运行的卫星会不会相撞 为什么 例题1 两颗人造卫星都绕地球做匀速圆周运动 它们的轨道半径之比r1 r2 4 1 求这两颗卫星的 线速度之比 角速度之比 周期之比 向心加速度之比 例题2 土星外层上有一个环 为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群 可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断 A 若v R 则该层是土星的一部分B 若v2 R 则该层是土星的卫星群C 若v R 则该层是土星的一部D 若v2 R 则该层是土星的卫星群
