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1、 5 5 宇宙航行宇宙航行人类的飞天梦想人类的飞天梦想嫦嫦娥娥奔奔月月 敦煌飞天的壁画敦煌飞天的壁画外国人的外国人的 “飞天飞天”梦梦300多年前，牛顿提出设想多年前，牛顿提出设想地面上的物体，怎样才能离开地球地面上的物体，怎样才能离开地球问题：法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力法二：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力法二：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表问题一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？面运动，不会落下来？(已知已知=6.6710-11Nm2/kg
2、2 , 地地球质量球质量M=5.891024kg, 地球半径地球半径R=6400km) （若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）一、宇宙速度 1 1、第一宇宙速度、第一宇宙速度 v v1 1=7.9km/s=7.9km/s说明：说明：（）第一宇宙速度是（）第一宇宙速度是发射发射卫星卫星的最小速的最小速度度，发射速度低于它，卫星将落回地面而，发射速度低于它，卫星将落回地面而不能绕地球运转；不能绕地球运转；（）等于这个速度，卫星（）等于这个速度，卫星刚好刚好能在能在地球表地球表面面附近作匀速圆周运动，即附近作匀速圆周运动，即最大环绕速度。最大环绕速度。( (环绕速度）环绕速
3、度）它是人造卫星在它是人造卫星在地面附近地面附近绕地球做匀速圆周运动绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度所必须具备的速度 （3 3）如果卫星发射速度）如果卫星发射速度大于大于7.9km/s7.9km/s，而，而小于小于11.2km/s11.2km/s，卫星将沿，卫星将沿椭圆轨道椭圆轨道绕地球运行绕地球运行 、第二宇宙速度 v2=11.2 km/s 当物体的发射速度当物体的发射速度等于或大于等于或大于11.2km/s11.2km/s时，它就会克时，它就会克服地球引力，永远服地球引力，永远离开地球离开地球。（脱离速度）3、第三宇宙速度v3=16.7 km/s（逃逸速度）如果人造天体具有这样的速度，
4、就可以如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱摆脱地球和太阳引力的束缚地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了而飞到太阳系外了总结：总结：发射速度发射速度v v运动情况运动情况V7.9km/sV7.9km/sV =7.9km/sV =7.9km/s7.9km/s V 11.2km/s7.9km/s V 11.2km/s11.2km/s V 16.7km/s11.2km/s V 16.7km/s16.7km/s V16.7km/s V第二宇宙速度第二宇宙速度第一宇宙速度第一宇宙速度第三宇宙速度第三宇宙速度物体落回地面物体落回地面物体在地面附近物体在地面附近绕绕地地球做球做匀速圆周运动匀速圆周运动物体绕
5、地球运转，运物体绕地球运转，运动轨迹是动轨迹是椭圆椭圆。物体绕太阳运动物体绕太阳运动物体飞出太阳系物体飞出太阳系向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪个需要的发射速度大？为什么？个需要的发射速度大？为什么？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行(即环绕即环绕)速度大？为什么？速度大？为什么？注意：人造卫星的发射速度与运行速度是两个不同的概念 运行速度运行速度 指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度指卫星在稳定的轨道上绕地球转动的线速度发射速度发射速度 指被发射物体离开地面时的速度指被发射物体离开地面时的速度V1
6、=7.9km/s （第一宇宙速度）（第一宇宙速度）最小发射速度最小发射速度最大运行速度最大运行速度人造卫星的人造卫星的r r大大, , 需要的需要的v v发射发射大；而大；而v v运行运行却小却小思考：对于绕地球运动的人造卫星：思考：对于绕地球运动的人造卫星：（1 1）离地面越高，向心力越）离地面越高，向心力越 （2 2）离地面越高，线速度越）离地面越高，线速度越（3 3）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越（4 4）离地面越高，角速度越）离地面越高，角速度越（5 5）离地面越高，向心加速度越）离地面越高，向心加速度越小小大大小小小小小小练习：求近地卫星的周期我们能否发射一颗周期为80min
7、的卫星吗？地球地球二、人造卫星二、人造卫星1. 轨道中心轨道中心 地心地心2. _ 提供向心力提供向心力万有引力万有引力3. R越大，越大，T _，V _， _，an _越大越大越小越小越小越小越小越小各种各样的卫星各种各样的卫星三、地球同步卫星三、地球同步卫星1. 1. 周期周期 T = _T = _24h24h2. 2. 轨道平面轨道平面_赤道平面赤道平面4. R4. R、v v、T T、a an n _ _ 3. h =_36000km“全部固定全部固定”（如何求？）三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。 一个人最完美和最强烈的情感来自面对一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！不解之迷！ 让我们为祖国的强盛而骄傲！F1F2F3赤道平面赤道平面北北南南东东西西
