6.5宇宙航行Y.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,宇宙航行,学习目标：,知识与技能：理解人造卫星发射原理，推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度，简单了解航天发展史。,过程与方法：学习科学的思维方法，培养分析推理能力和合理表达的能力。,情感态度与价值观：激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。,重点：,第一宇宙速度的计算及对宇宙速度意义的理解,抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星发射而不落下来必须具备什么条件？,问题：,牛顿的思考与设想：,抛出的速度,v,越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？,牛顿的设想过程,法一：万有引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,探究问题一：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？,(,已知,=6.6710,-11,Nm,2,/kg,2,地球质量,M=5.8910,24,kg,地球半径,R=6400km),（若已知地球表面重力加速度,g=9.8m/s,2,，,R=6400km,）,1.第一宇宙速度,（环绕速度）,大小：,v,1,=7.9km/s,意义：,是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的,速度，也叫做地面附近的环绕速度。,即绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，,也是最小发射速度；,说明：,（）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；,（）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；,一、宇宙速度,2.第二宇宙速度,大小：,v,=11.2km/s,意义：以这个速度发射，物体刚好能克服地球的引力作用，永远的离开地球而绕太阳运动。也叫地面附近的逃逸速度。,3.第三宇宙速度,大小：,v,=16.7km/s,意义：以这个速度发射，物体刚好能摆脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外。,a,b,c,d,探究问题二：,（,1,）如图所示，,a,、,b,、,c,、,d,三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？,提示：卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供，所以必须指向地心,（,2,）这三条轨道中哪一条轨道中的卫星可能和地球自转同步？,二、人造卫星,：,1,、卫星轨道：赤道平面轨道和极地轨道,极地卫星、同步卫星还是一般卫星,二、人造卫星：,2,、发射速度与运行速度,（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道,（2）环绕速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度,注意：卫星的实际环绕速度一定小于发射速度,1,）、,发射速度大于,7.9km/s,，而小于,11.2km/s,，卫星绕地球运动的轨迹,不是圆,，而是,椭圆,；,等于或大于,11.2km/s,时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。,2,）、,发射速度大于,11.2km/s,，而小于,16.7km/s,，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于,16.7km/s,，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。,v,1,P,v,2,Q,v,3,v,4,3,、卫星变轨道,-,同步卫星发射,由于技术上的原因，卫星的发射往往要分几个阶段，经过多次变轨后才能定点于预定的位置。,v,2,v,1,v,4,v,3,三、同步卫星有以下几个特点：,三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。（两级有部分盲区）,1,、同步卫星与地球自转方向一致。,2,、同步卫星的运转周期与地球自转周期一致，是,24h,。所以同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等。,3,、同步卫星的轨道平面与赤道平面共面。,4,、同步卫星的高度一定。,5,、同步卫星的环绕速度大小一定相等。,航天器的动力,航天器的发射一般都由化学燃料火箭完成。航天器的姿态控制、轨道维持以及远程探测器的运行动力，就不能完全靠化学燃料了。已经实验成功的和正在开展研究的一些方法和途径是：,采用离子发动机,原理是利用电场加速离子，将离子高速向后喷出，利用反冲使航天器得到加速。,a,采用“太阳帆”,根据量子理论，光子有动量：,p=,h,/,，因此光照到物体表面，光子被物体吸收或反射都会对物体产生“光压”。,四梦想成真,世界航天,苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一次进入太空。,1957,年,10,月，原苏联发射第一颗人造地球卫星,阿波罗,11,号将人类送上了月球,“哈勃”太空望远镜,2003,年,2,月,1,日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难,。,无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。,四梦想成真,世界航天,1984,年,4,月,12,日，第一架航天飞机哥伦比亚号发射成功。,1970,年，,“,东方红,”,1,号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家,。,四梦想成真,中国航天,1975,年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家,。,风云二号,-,地球同步轨道,风云一号,-,太阳同步轨道,虽着,我国“神舟系列号、“嫦娥一号发射成功，中国已开始了宇宙探索的新征程,四梦想成真,中国航天,2003,年,10,月,15,日,9,时,随“神舟”五号宇宙飞船升空的中国第一位航天员杨利伟,1992,年，中国载人航天工程正式启动,西昌卫星发射中心,酒泉卫星发射基地,太原卫星发射中心,我国卫星发射基地,1,、宇宙速度,第一,宇宙速度,7.9km/s,，,第二宇宙速度,11.2km/s,，,第三宇宙速度,16.7km/s,。,第一宇宙速度是,卫星发射的最小速度,，是在,轨道上运行的最大速度,.,2,、人造地球卫星,1,）卫星轨道,2,）卫星速度,3,、同步卫星,定点在赤道上空，周期,T,、高度,h,、线速度,v,一定。,T=24h,，,h=36000km,，,v=3.1km/s,4,、梦想成真,（,1,）世界的成就（,2,）中国的成就,小结：,5,、解题主线,绕星球运动,mg,r,Mm,G,=,2,在星球表面,【1】1990,年,3,月，紫金山天文台,将该台,发现的,2752,号小行星命名为,“,吴健,雄星,”,。将其看作球形，,直径为,32km,，它的密度和地球密度,相近。若,在此小行星上发射一颗,卫星环绕其,表面附近运转。求此卫星,的环绕速度,。（地球半径取,6400km,）,20m/s,习题精析,【2】,在正在绕地球运行的人造卫星系统内，下列仪器还可以使用的有,(,),A,天平,B,测力计,C,密度计,D,气压计,B,【3】,假如一人造地球卫星做圆周运动的轨道半径增大到原来的,2,倍,仍做圆周运动,.,则,()A.,根据公式,v=,r,可知卫星的线速度将增大到原来的,2,倍,B.,根据公式,F=mv,2,/r,可知卫星所受的向心力将变为原,来的,1/2,倍,C.,根据公式,F=GMm/r,2,可知地球提供的向心力将减少,到原来的,1/4,倍,D.,根据上述,B,和,C,给出的公式,可知卫星运动的线速度将减,少到原来的,C,习题精析,【4】,近地人造卫星,1,和,2,绕地球做匀速圆周运动的周期分别为,T,1,和,T,2,设在卫星,1,、卫星,2,各自所在的高度上的重力加速度大小分别为,g,1,、,g,2,，则（）,A,B,C,D,g,1,g,2,=,T,1,T,2,4/3,g,1,g,2,=,T,2,T,1,4/3,g,1,g,2,=,T,1,T,2,2,g,1,g,2,=,T,2,T,1,2,B,习题精析,【5】,设地球的半径为,R,a,为静止在地球赤道上的一个物体，,b,为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，,c,为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为,r,，下列说法中正确的是（）,A.a,与,c,的线速度大小之比,B.a,与,c,的线速度大小之比,C.b,与,c,的周期之比,D.b,与,c,的周期之比,D,【6】2009,年,5,月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在,A,点从圆形轨道,进入椭圆轨道,，,B,为轨道,上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（）,（,A,）在轨道,上经过,A,的速度小于经过,B,的速度,（,B,）在轨道,上经过,A,的速度小于在轨道,上经过,A,的,速度,（,C,）在轨道,上运动的周期小于在轨道,上运动的,周期,（,D,）在轨道,上经过,A,的加速度小,于在轨道,上经过,A,的加速度,习题精析,ABC,【7】,发射地球同步卫星时,先将卫星发射到近地圆轨道,1,然后点火,使其沿椭圆轨道,2,运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道,3.,轨道,1,2,相切于,Q,点,轨道,2,3,相切于,P,点,如图所示,则当卫星分别在,1,2,3,轨道上正常运行时,下列说法中正确的是,:,()A.,卫星在轨道,3,上的速率大于在轨道,1,上,的速率,B.,卫星在轨道,3,上的角速度小于在轨道,1,上的角速度,C.,卫星在轨道,1,上经过,Q,点时的加速度大,于它在轨道,2,上经过,Q,点时的加速度,D.,卫星在轨道,2,上经过,P,点时的加速度,等于它在轨道,3,上经过,P,点时的加速度,BD,习题精析,【8】,a,是地球赤道上一栋建筑，,b,是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面,9.6106m,的卫星，,c,是地球同步卫星，某一时刻,b,、,c,刚好位于,a,的正上方（如图甲所示），经,48h,，,a,、,b,、,c,的大致位置是图乙中的（取地球半径,R=6.4106m,地球表面重力加速度,g=10m/s,2,）,下图正确的是（）,习题精析,B,【9】,有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的,4,倍，则该星球的质量将是地球质量的（）,A,、,1/4,倍,B,、,4,倍,C,、,16,倍,D,、,64,倍,D,习题精析,【10】,已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的,6,倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的,2.5,倍，则该行星的自转周期约为（）,A,6,小时,B.12,小时,C.24,小时,D.36,小时,D,【11】,太阳系中的,8,大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列,4,幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是,lg(T/T,0,),纵轴是,lg(R/R,0,),这里,T,和,R,分别是行星红太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，,T,0,和,R,0,分别是木星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，下列,4,幅图中正确的是 （）,习题精析,A,【12】1990,年,5,月，紫金山天文台将他们发现的第,2752,号小行星命名为吴健雄号，该小行星的半径为,16km,。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径,R,6400km,，地球表面重力加速度为,g.,这个小行星表面的重力加速度为（）,A,400g,B,g/400,C,20g,D,g/20,B,习题精析,【13】,地球半径为,R,地面的重力加速度为,g,，某卫星距地面的高度也为,2R,，设卫星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）,A,、卫星的线速度为,B,、卫星的角速度为,C,、卫星的加速度为,g/4 D,、卫星的周期为,BD,习题精析,【14】,两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起时，它们之间的万有引力为,F,。若半径为原来两倍的实心大铁球紧靠在一起时，则它们之间的万有引力为：（）,A.4F B.2F C.F D.16F,D,