宇宙航行,【問題】拋出的石頭會(huì)落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來(lái)？衛(wèi)星月亮沒有落下來(lái)必須具備什么條件？,【問題】拋出的石頭會(huì)落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來(lái)？衛(wèi)星月亮沒有落下來(lái)必須具備什么條件？,拋出的速度v越大時(shí)，落地點(diǎn)越遠(yuǎn)，速度不斷增大，將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？,牛頓的思考與設(shè)想：,牛頓人造衛(wèi)星原理圖,【探究問題一】以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？,(已知G=6.6710-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.891024kg,地球半徑R=6400km),法一：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,【探究問題一】以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？,(已知G=6.6710-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.891024kg,地球半徑R=6400km),法一：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,【探究問題一】以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？,(已知G=6.6710-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.891024kg,地球半徑R=6400km),法一：萬(wàn)有引力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,【探究問題一】以多大的速度拋出這個(gè)物體，它才會(huì)繞地球表面運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落下來(lái)？,(若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km),(已知G=6.6710-11Nm2/kg2,地球質(zhì)量M=5.891024kg,地球半徑R=6400km),法二：重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,法二：重力提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,一、宇宙速度,1.第一宇宙速度v1=7.9km/s它是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具備的速度,(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)；,說明：,(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(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；,說明：,(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(gè)速度，衛(wèi)星剛好能在地球表面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；(3)如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星將沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，地心就成為橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn),說明：,v2=11.2km/s,2.第二宇宙速度,這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度,v2=11.2km/s,2.第二宇宙速度,這是衛(wèi)星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度如果人造天體的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，則它的運(yùn)行軌道相對(duì)于太陽(yáng)將是橢圓，太陽(yáng)就成為該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn),3.第三宇宙速度,v3=16.7km/s,3.第三宇宙速度,v3=16.7km/s,3.第三宇宙速度,這是衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度,v3=16.7km/s,3.第三宇宙速度,這是衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度如果人造天體具有這樣的速度，就可以擺脫地球和太陽(yáng)引力的束縛而飛到太陽(yáng)系外了,【探究問題二】,(1)如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？,【探究問題二】,(1)如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？,提示：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力必須指向地心,【探究問題二】,(1)如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？,提示：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力必須指向地心,(2)這三條軌道中哪一條軌道中的衛(wèi)星可能和地球自轉(zhuǎn)同步？,已知地球的半徑是6400km，地球自轉(zhuǎn)的周期24h，地球質(zhì)量5.891024kg,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,若要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求：(1)地球同步衛(wèi)星的離地面高度h.(2)地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v.,練習(xí)：,結(jié)論：地球同步衛(wèi)星必須發(fā)射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。,已知地球的半徑是6400km，地球自轉(zhuǎn)的周期24h，地球質(zhì)量5.891024kg,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,若要發(fā)射一顆地球同步衛(wèi)星，試求：(1)地球同步衛(wèi)星的離地面高度h.(2)地球同步衛(wèi)星的環(huán)繞速度v.,練習(xí)：,二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度,發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個(gè)不同的概念,二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度,發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個(gè)不同的概念,(1)發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時(shí)的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無(wú)能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升一定的高度，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軌道,二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度,發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個(gè)不同的概念,(1)發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時(shí)的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無(wú)能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升一定的高度，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軌道,(2)環(huán)繞速度：是指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度.,二、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運(yùn)行速度,發(fā)射速度與運(yùn)行速度是兩個(gè)不同的概念,注意:衛(wèi)星的實(shí)際環(huán)繞速度一定小于發(fā)射速度.,(1)發(fā)射速度：指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時(shí)的初速度，并且一旦發(fā)射后就再無(wú)能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升一定的高度，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軌道,(2)環(huán)繞速度：是指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度.,(1)將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個(gè)更容易？為什么？,學(xué)生思考,(1)將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個(gè)更容易？為什么？,(2)所需要的發(fā)射速度，哪一個(gè)更大？為什么？,學(xué)生思考,(3)發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)的速度是不是同一速度？發(fā)射速度大說明什么？衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速度大又說明什么？,(1)將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個(gè)更容易？為什么？,(2)所需要的發(fā)射速度，哪一個(gè)更大？為什么？,學(xué)生思考,第一宇宙速度是最大速度還是最小的速度?,【探究問題三】,第一宇宙速度是最大速度還是最小的速度?,提示：同步衛(wèi)星速度:v=3.1km/sv1=7.9km/s,【探究問題三】,第一宇宙速度是最大速度還是最小的速度?,提示：同步衛(wèi)星速度:v=3.1km/sv1=7.9km/s,第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度,也是最大的環(huán)繞速度,結(jié)論:,【探究問題三】,線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：,練習(xí)：,線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：,練習(xí)：,線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：,練習(xí)：,線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：,練習(xí)：,線速度、角速度、周期、向心加速度與半徑的關(guān)系：,練習(xí)：,思考對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越_（2）離地面越高，線速度越_（3）離地面越高，周期越_（4）離地面越高，角速度越_（5）離地面越高，向心加速度越_,小,思考對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越_（2）離地面越高，線速度越_（3）離地面越高，周期越_（4）離地面越高，角速度越_（5）離地面越高，向心加速度越_,小,小,思考對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越_（2）離地面越高，線速度越_（3）離地面越高，周期越_（4）離地面越高，角速度越_（5）離地面越高，向心加速度越_,小,大,小,思考對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越_（2）離地面越高，線速度越_（3）離地面越高，周期越_（4）離地面越高，角速度越_（5）離地面越高，向心加速度越_,小,大,小,小,思考對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越_（2）離地面越高，線速度越_（3）離地面越高，周期越_（4）離地面越高，角速度越_（5）離地面越高，向心加速度越_,小,大,小,小,小,思考對(duì)于繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星：（1）離地面越高，向心力越_（2）離地面越高，線速度越_（3）離地面越高，周期越_（4）離地面越高，角速度越_（5）離地面越高，向心加速度越_,練習(xí)：,能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星？,一、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供:,二、三種宇宙速度：,一、衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供:,v1=7.9km/s（會(huì)推導(dǎo)）v2=11.2km/sv3=16.7km/s,