人教版高中物理必修二《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT教学课件,共27页。
学习目标
1 知道三个宇宙速度的含义和数值,会计算第一宇宙速度.(重点)
2 掌握人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.(重点)
3 理解近地卫星、同步卫星的区别.(难点)
4 掌握卫星的变轨问题.(难点)
新课引入
1.登月过程需要解决的问题?
(1)如何让嫦娥五号飞出地球?
(2)如何让嫦娥五号飞向月球?
(3)如何让航天器飞向宇宙?
2、(1)拿一支粉笔水平抛出,粉笔做什么运动?
可以看作平抛运动
(2)在相同高度使抛出时的速度更大一些,与第一次抛出有什么区别?
水平飞出的距离更远
(3)是否可以一直运动不掉下来?为什么会这样呢?
不可以,因为受到重力作用,粉笔会向下运动。
一、宇宙速度
1.第一宇宙速度的分析与计算
(1)环绕法:万有引力提供物体作圆周运动的向心力
这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度, 叫作第一宇宙速度(环绕速度)。
(2)拱桥法:当支持力为0时,重力提供物体作圆周运动的向心力。
2.是卫星的最大环绕速度
因此第一宇宙速度也是卫星的最大环绕速度。
理论研究指出,在地面附近发射飞行器,如果速度大于 7.9 km/s,又小于 11.2 km/s,它绕地球运行的轨迹就不是圆,而是椭圆。当飞行器的速度等于或大于 11.2 km/s 时,它就会克服地球的引力,永远离开地球。我们把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度(逃逸速度)。
3.认识第三宇宙速度
达到第二宇宙速度的飞行器还无法脱离太阳对它的引力。在地面附近发射飞行器,如果要使其挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外,必须使它的速度等于或大于 16.7 km/s, 这个速度叫作第三宇宙速度(脱离速度)。
二、人造卫星
自首颗人造地球卫星发射后,人类已经发射数千颗人造地球卫星,目前在轨有效运行的卫星有上千颗,其中通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。
(一)人造地球卫星的轨道特点
1、卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道.
(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时,地心是椭圆的一个焦点,卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律.
(2)卫星绕地球沿圆轨道运动时,因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力,而万有引力指向地心,所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.
(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星),可以通过两极上空(极地轨道),也可以和赤道平面成任一角度,如图所示.
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