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1、高一物理宇宙航行本讲稿第一页，共十七页问题：抛出的石头会落地，为什么月亮没有落抛出的石头会落地，为什么月亮没有落下来？月亮没有落下来必须具备什么条件？下来？月亮没有落下来必须具备什么条件？牛顿人造卫星原理图牛顿人造卫星原理图本讲稿第二页，共十七页牛顿的设想过程本讲稿第三页，共十七页 法一：万有引力提供物体作圆周运动的法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力向心力探究一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕探究一：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？地球表面运动，不会落下来？(已知已知=6.6710=6.6710-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2,地球质量地球质量
2、M=6.010M=6.0102424kg,kg,地球半径地球半径R=6400km)R=6400km)本讲稿第四页，共十七页法二：重力提供物体作圆周运动的向心力法二：重力提供物体作圆周运动的向心力 本讲稿第五页，共十七页一、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它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆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周运动所必须具备的速度 （）（）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转卫星将落到地面而不能绕地球运转（）（）等于这个速度，卫星刚好能在地球
3、等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；表面附近作匀速圆周运动；本讲稿第六页，共十七页（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点 本讲稿第七页，共十七页、第二宇宙速度、第二宇宙速度（脱离速度）（脱离速度）这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度阳运行的人造行星的最小发射速度 如果人造天体的速度大于如果人造天体的速度大于11.2km/s11.2km/s而小于而小于16.7km/s16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭，则它的运行轨道相对于太阳将
4、是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点v2=11.2 km/s本讲稿第八页，共十七页3、第三宇宙速度（逃逸速度）这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了v3=16.7 km/s本讲稿第九页，共十七页本讲稿第十页，共十七页二、人造卫星本讲稿第十一页，共十七页BA比较A、B两颗人造卫星的向心加速度，线速度，角速度，周期的大小本讲稿第十二页，共十七页本讲稿第十三页，共十七页(已知已知=6.6710-11Nm2/kg2,地球质量地球质量M=6.01024kg,地球半径地球半径R=6400km)讨
5、论：讨论：若飞行器在近地轨道上运行若飞行器在近地轨道上运行.求出它求出它的线速度和周期。的线速度和周期。本讲稿第十四页，共十七页卫星运动的最大卫星运动的最大运行速度运行速度卫星绕地球运卫星绕地球运动的最小周期动的最小周期本讲稿第十五页，共十七页本讲稿第十六页，共十七页课堂训练：课堂训练：已知地球质量是月球质量的已知地球质量是月球质量的81倍，地球半倍，地球半径约为月球半径的径约为月球半径的4倍，地球上发射近地卫倍，地球上发射近地卫星的环绕速度为星的环绕速度为7.9/s，那么在月球上发，那么在月球上发射一艘靠近月球表面运行的宇宙飞船，它射一艘靠近月球表面运行的宇宙飞船，它的环绕速度为的环绕速度为_。本讲稿第十七页，共十七页