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1、7.4宇宙航行 想一想牛顿猜想：抛出速度很大时，物体就不会落回地面，这个速度有多大？7.4 宇宙航行宇宙航行v0当抛出速度较小时，物体做什么运动？当物体刚好不落回地面时，物体做什么运动？从高山上水平抛出一个物体从高山上水平抛出一个物体:平抛运动平抛运动物体绕地球表物体绕地球表面做匀速圆周面做匀速圆周运动运动方法一、方法一、假设在天体表面有一个质量为假设在天体表面有一个质量为m m的物体，忽略天体自转的物体，忽略天体自转的影响，该物体所受重力的大小就等于天体对它的万有的影响，该物体所受重力的大小就等于天体对它的万有引力的大小。引力的大小。方法二、环绕法方法二、环绕法找一个星球围绕着天体做匀速圆周
2、运动，根据万有引力找一个星球围绕着天体做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列方程。提供向心力列方程。复习回顾：复习回顾：计算计算天体质量的两种方法天体质量的两种方法嫦娥奔月 敦敦煌煌飞飞天天的的壁壁画画探究宇宙的奥秘，奔向遥远的太空。自古以来就是人类的梦想，怎样才能实现这一梦想呢？牛顿的手稿 牛顿的设想-发射人造卫星原理 牛顿对发射人造卫星的构想：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。1 第一宇宙速度数值 已知地球质量或重力加速度g，算出v_
3、，这就是物体在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。7.9km/s 第一宇宙速度物理意义（1）第一宇宙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；（2）第一宇宙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（）；也就是紧贴地面的运行速度。别称：环绕速度。第二宇宙速度地面附近发射飞行器，发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会脱离开地球；我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。7.4 宇宙航行宇宙航行人造地球人造地球卫星星所有所有卫星的星的轨道道圆心都在地心上心都
4、在地心上按按轨道分道分类:极地极地卫星星;赤道赤道卫星星;其他其他卫星星7.4 宇宙航行宇宙航行人造人造卫星做匀速星做匀速圆周运周运动的向心力由万有引力提供。的向心力由万有引力提供。设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径r卫星的绕行速度v、角速度、周期T、向心加速度a为：由由 得：得：由由 得：得：由由 得：得：vGMmr2=mv2rGMmr2=m2rGM42r3由由 得：得：aGr2mM=maGMr2GMmr2=m r4T22可可见：卫星运星运动情况情况(a、V、T)是是由由 r 惟惟 一决定一决定记忆口口诀：“高高轨低速低速长周期周期”7.4 宇宙航行宇宙航行1234v1v2=v3v4T1
5、T2=T32=34 人造地球卫星的运动规律人造地球卫星的运动规律7.4 宇宙航行宇宙航行近地卫星近地卫星 指卫星的轨道半径近似等于地球半径，指卫星的轨道半径近似等于地球半径，其向心力由万有引力提供其向心力由万有引力提供。近地卫星的周期近地卫星的周期宇宙飞船与空间站对接宇宙飞船与空间站对接宇宙飞船与空间站对接宇宙飞船与空间站对接思考：思考：能否把宇宙飞船先发射到能否把宇宙飞船先发射到空间站的空间站的同一轨道同一轨道上，再上，再直接加速直接加速追上空间站实现追上空间站实现对接呢？对接呢？对接过程和方法：对接过程和方法：1 1、飞船首先在一个、飞船首先在一个比空间站低比空间站低的的圆轨道圆轨道上运上
6、运行，当运行到适当行，当运行到适当位置时，位置时，点火加速点火加速进入到一个进入到一个椭椭圆轨道圆轨道上。上。2 2、当空间站和飞船、当空间站和飞船恰好同时恰好同时运运行到行到两轨道的切点两轨道的切点时时,飞船飞船再次再次点火加速点火加速实现对接。实现对接。空间站空间站空间站空间站飞船飞船卫星的轨道卫星的轨道卫星的轨道卫星的轨道思考：思考：如图所示，如图所示，A A、B B、C C、D D四条四条圆轨道中圆轨道中不能不能作为卫星轨道的作为卫星轨道的是哪一条？是哪一条？卫星的运动规律卫星的运动规律卫星的运动规律卫星的运动规律同步卫星的线速度解：由万有引力提供向心力 故:将地球质量M及轨道半径r代
7、入，可得同步通讯卫星的速率由此解出:1957年10月4日，原苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。卫星重83.6kg，每96min绕地球飞行一圈。世界航天史1961年4月12日苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一次进入太空。他的非凡勇气，鼓舞了更多人为航天事业奋斗。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108分，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。1969年7月16日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，确是人类迈出的一大步。地心说到日心说发展历程：行星运动认知发展史阿里斯塔克日心说内容
8、:(1)太阳与固定的恒星不会运动 (2)地球绕太阳运行 (3)地球的轨道为圆形 (4)太阳位于该圆的中心地心说到日心说发展历程：行星运动认知发展史托勒密一一地心说他认为地球静静地屹立在宇宙的中心；各行星都在一个较小的圆周上运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。木星的卫星之一叫艾奥，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为18 m/s时，上升高度可达90 m。已知艾奥的半径为R1 800 km，引力常量G6.671011 Nm2/kg2，忽略艾奥的自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，求：(1)艾奥的质量；(2)艾奥的第一宇宙速度。7.4 宇宙航行宇宙航行vv 卫卫星星星星变轨变轨 宇宙
9、飞船空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的办法是（）A、飞船加速直到追上空间站B、飞船从原轨道减速至一较低轨道，再加速追上空间站完成对接C、飞船从原轨道加速至一较高轨道，再减速追上空间站完成对接D、无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接星球的第一宇宙速度为星球的第一宇宙速度为9km/s9km/s，已知，已知B B星球的质量是星球的质量是A A星球星球质量的质量的1/811/81，A A星球半径是星球半径是B B星球半径的星球半径的4 4倍，则在倍，则在B B星球星球上发射卫星的最小发射速度约为多少？上发射卫星的最小发射速度约为多少？在太空中有两飞
10、行器在太空中有两飞行器a a、b b，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，行，a a在前在前b b在后，它都配有能沿运动方向在后，它都配有能沿运动方向向前或向后向前或向后喷气的发动机，喷气的发动机，现要想现要想b b 尽快追上尽快追上a a 并完成对接，并完成对接，b b应采取的措施是（应采取的措施是（）A A、沿运动方向喷气、沿运动方向喷气 B B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气C C、沿运动反方向喷气、沿运动反方向喷气 D D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气Ba a
11、b b1.第谷二十年的观测，总结出行星运动规律（）2.地心说代表人物是哥白尼（）3.日心说和地心说都不正确（）地球的第一宇宙速度为v1，若某行星质量是地球质量的4倍，半径是地球半径的1/2倍，求该行星的第一宇宙速度。为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登在该行星表面做圆周运动的周期T，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一个质量为m的砝码读数为N。已知引力常量为G。则下列计算中错误的是（）星系由很多绕中心作圆形轨道运行的恒星组成。科学家研究星系的一个方法是测量恒星在星系中的运行速度v和离星系中心的距离，用v rn这样的关系来表达，科学家们特别关心指数n。若作用于恒星的引力主要来自星系中心的巨型黑洞，则的值为（）
