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1、5 宇宙航行嫦嫦娥娥奔奔月月外国人的外国人的“飞天飞天”梦梦如何应用万有如何应用万有引力定律的知引力定律的知识实现人类的识实现人类的飞天梦想呢？飞天梦想呢？已知：地球质量已知：地球质量M，卫星质量，卫星质量m,卫星轨道半径卫星轨道半径r，引力，引力常量常量G.利用已学的知识，利用已学的知识，探究卫星绕地球的运行速度探究卫星绕地球的运行速度v、角速、角速度度w、周期、周期T与轨道半径与轨道半径r的关系的关系.地球地球 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：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 1 1）离地面越高，线速度越）离地面越高，
2、线速度越）离地面越高，线速度越）离地面越高，线速度越_。（2 2 2 2）离地面越高，角速度越）离地面越高，角速度越）离地面越高，角速度越）离地面越高，角速度越_。（3 3 3 3）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越）离地面越高，周期越_。小小大大小小探究:地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢？ABCDOV0以平抛运动为模型的以平抛运动为模型的推理过程推理过程300300多年前，牛顿提出设想多年前，牛顿提出设想探究问题：牛顿设想中，以多大的速度抛出一个物体，它才探究问题：牛顿设想中，以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面运动不会
3、落下来？会绕地球表面运动不会落下来？万有引力提供物体做圆周运动的向心力万有引力提供物体做圆周运动的向心力（已知（已知=6.67=6.671010-11-11N Nm m2 2/kg/kg2 2,地球质量地球质量M=5.89M=5.8910102424kg,kg,地地球半径球半径R=6400km)R=6400km)如果不知道地球的质量但知道地球表面的如果不知道地球的质量但知道地球表面的重力加速度，如何求重力加速度，如何求v v？一、宇宙速度一、宇宙速度1.1.第一宇宙速度（第一宇宙速度（v=7.9km/sv=7.9km/s）：物体在地面附近）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度（环绕速度）
4、绕地球做匀速圆周运动的速度（环绕速度）第一宇宙速度是人造地球卫星的第一宇宙速度是人造地球卫星的最小最小发发射速度射速度第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的运动的最大最大运行速度运行速度思考：思考：高轨道卫星与近地卫星相比哪个高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？运行速度大？对第一宇宙速度的理解：讨论：在地面附近发射飞行器时如果发射速度大于7.9Km/S，或者更大时对飞行器的运行轨道有何影响？2.2.第二宇宙速度（大小：第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s v=11.2km/s）：）：当物体的速度等于或大于当物体的速度等于或大于11.2km/s11.2
5、km/s时，它就会克时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。（逃逸速度）服地球的引力，永远离开地球。（逃逸速度）3.3.第三宇宙速度（大小：第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s v=16.7km/s）：如果）：如果物体的速度等于或大于物体的速度等于或大于16.7km/s16.7km/s，物体就能摆，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外（脱离速脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外（脱离速度）。度）。讨讨论论：发发射射速速度度和和卫卫星星绕绕地地球球运运行行的的速速度度是不是同一速度？是不是同一速度？发射速度越大轨道半径越大发射速度越大轨道半径越大 ,由由 知，环绕速度越小知，环绕速度越小发
6、射速度是把卫星送入轨道在地面上必须获发射速度是把卫星送入轨道在地面上必须获得的速度得的速度环绕速度是卫星发射成功后绕地球运行的速环绕速度是卫星发射成功后绕地球运行的速度度练练习习1.1.关关于于宇宇宙宙速速度度，下下列列说说法法正正确确的的是是()A A第第一一宇宇宙宙速速度度是是能能使使人人造造地地球球卫卫星星绕绕地地球球飞飞行行的最小发射速度的最小发射速度B B第第一一宇宇宙宙速速度度是是人人造造地地球球卫卫星星绕绕地地球球飞飞行行的的最最小速度小速度C C第第二二宇宇宙宙速速度度是是卫卫星星在在椭椭圆圆轨轨道道上上运运行行时时近近地地点的速度点的速度D D第三宇宙速度是发射人造地球卫星的
7、最小速度第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度讲练结合A练习练习2 2.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果如果它的轨道半径是地球半径的它的轨道半径是地球半径的4 4倍倍,它的轨道速度是第一宇宙它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？速度的多少倍？解解:由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得由万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力得设第一宇宙速度为设第一宇宙速度为v v1 1,卫星的轨道速度为卫星的轨道速度为v v2 2它的轨道速度是第一宇宙速度的它的轨道速度是第一宇宙速度的0.50.5倍倍讲练结合二、二、梦想成真梦想成真 1957年年10月，原
8、月，原苏联发射第一颗人苏联发射第一颗人造地球卫星造地球卫星世界第一颗人造地球卫星世界第一颗人造地球卫星梦想成真梦想成真 苏联空军少校加加林苏联空军少校加加林世世界界第第一一艘艘载载人人飞飞船船东方一号东方一号19691969年年7 7月月2020日，阿波罗日，阿波罗1111号将人类送上了月球。人类在号将人类送上了月球。人类在月球上留下了自己的足迹月球上留下了自己的足迹梦想成真梦想成真 梦想成真梦想成真 中中国国第第一一颗颗人人造造卫卫星星 19701970年，年，“东东方红方红”1号，中国号，中国第一颗人造卫星。第一颗人造卫星。中国是第五个能自中国是第五个能自行发射卫星的国家行发射卫星的国家。
9、“东方红东方红”1 1号号嫦嫦 娥娥 一一 号号梦想成真梦想成真 中中国国第第一一颗颗探探月月卫卫星星梦想成真梦想成真 中国第一艘载人飞船中国第一艘载人飞船神州五号神州五号20072007年年1010月月2424日嫦娥一号日嫦娥一号月球探测器发射成功。月球探测器发射成功。20082008年年9 9月月2525日神舟七号日神舟七号翟志刚、刘伯明、景海鹏。翟志刚、刘伯明、景海鹏。神舟八号神舟八号神舟九号神舟九号爱因斯坦曾说过：爱因斯坦曾说过：“一个人最完美和最强烈的情感一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜来自面对不解之谜”。神舟十号神舟十号一、宇宙速度一、宇宙速度 1.1.第一宇宙速度第一宇
10、宙速度 v v1 1=7.9km/s=7.9km/s 推导式：推导式：2.2.第二宇宙速度（脱离速度）第二宇宙速度（脱离速度）v v2 2=11.2km/s=11.2km/s 第三宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度（逃逸速度）v v3 3=16.7km/s=16.7km/s二、梦想成真二、梦想成真=7.9km/s=7.9km/s=7.9km/s=7.9km/s练习练习3.3.如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星卫星A A、B B、C C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是好在同一
11、直线上，下列说法中正确的是()()A.A.运行速度满足运行速度满足v vA AvvB BvvC CB.B.运转角速度满足运转角速度满足A AB BC CC.C.向心加速度满足向心加速度满足a aA AaaB BaaC CD.D.运动一周后，运动一周后，A A最先回到图示位置最先回到图示位置C讲练结合练习练习4 4.A.A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星球的星球的质量是质量是A A星球质量的星球质量的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星球上发射星球上发射“近地卫星近地卫星”的环绕速度约
12、为的环绕速度约为多少？多少？解解:由由 由由 得得讲练结合作业作业课后习题：课后习题：2 2、3 3 题题完成完成 练习册练习册1.1.两颗人造地球卫星质量之比两颗人造地球卫星质量之比m m1 1mm2 2=12,=12,轨道半径轨道半径之比之比R R1 1RR2 2=31=31，下列有关数据之比正确的是，下列有关数据之比正确的是()()A.A.周期之比周期之比T T1 1TT2 2=31 =31 B.B.线速度之比线速度之比v v1 1vv2 2=31=31C.C.向心力之比向心力之比F F1 1FF2 2=19 =19 D.D.向心加速度之比向心加速度之比a a1 1aa2 2=19=19
13、D D3.3.如图所示，如图所示，a a、b b、c c是在地球大气层外圆形轨道上运动的是在地球大气层外圆形轨道上运动的3 3颗卫星，下列说法正确的是（颗卫星，下列说法正确的是（）A.bA.b、c c的线速度大小相等，且大于的线速度大小相等，且大于a a的线速度的线速度B.bB.b、c c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a a的向心加速度的向心加速度C.cC.c加速可追上同一轨道上的加速可追上同一轨道上的b b，b b减速可等候同一轨道上的减速可等候同一轨道上的c cD.aD.a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大D D不能因为我们感觉不到温暖就否定太阳的存在；不能因为我们感觉不到真诚就否定人间真诚的存在。