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1、第六章萬有引力與航天第五節(jié)宇宙航行人教版必修2嫦娥奔月敦煌飛天的壁畫探究宇宙的奧秘，奔向遙遠(yuǎn)的太空。自古以來就是人類的夢想，怎樣才能實(shí)現(xiàn)這一夢想呢？0、牛頓的設(shè)想牛頓曾設(shè)想,從高山上用不同的水平速度拋出物體,速度一次比一次大,則落點(diǎn)一次比一次遠(yuǎn),如不計(jì)空氣的阻力,當(dāng)速度足夠大時,物體就永遠(yuǎn)不會落到地面上來,而圍繞地球旋轉(zhuǎn),成為一顆人造地球衛(wèi)星，簡稱人造衛(wèi)星由此可見，人造地球衛(wèi)星運(yùn)行遵從的規(guī)律是：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，地球?qū)πl(wèi)星的引力提供向心力。探究問題一：思考與討論：如圖所示，A、B、C、D四條
2、軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？根據(jù)：衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力必須指向地心。ABCD衛(wèi)星運(yùn)動軌道特點(diǎn)：萬有引力提供向心力，所以軌道平面一定經(jīng)過地球中心，衛(wèi)星圍繞地球的中心做勻速圓周運(yùn)動。衛(wèi)星常見的軌道：其他軌道想一想：速度為多大時，物體將不會落回地面而成為繞地球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星呢？赤道軌道極地軌道建立模型：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動基本思路：衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供。GMmr2=mv2rv=GMr請同學(xué)們計(jì)算：已知地球半徑R=6400km，地球質(zhì)量M=6.0×1024kg，
3、衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動所必須具有的速度有多大？一、宇宙速度1、第一宇宙速度即：衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動所必須具有的速度——第一宇宙速度思考：如果不知道地球的質(zhì)量，但知道地球表面的重力加速度g，如何求宇宙第一速度v？由第一宇宙速度的計(jì)算方法二：則所以7.9km/s是最小發(fā)射速度，也是最大環(huán)繞（運(yùn)行）速度。思考：若發(fā)射速度大于7.9km/s，則人造衛(wèi)星將如何運(yùn)動？發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的軌跡不是圓，而是橢圓。等于或大于11.2km/s
4、時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。2、第二宇宙速度大小：v=11.2km/s意義：以這個速度發(fā)射，物體剛好能克服地球的引力作用，永遠(yuǎn)的離開地球而繞太陽運(yùn)動。3、第三宇宙速度大小：v=16.7km/s意義：以這個速度發(fā)射，物體剛好能擺脫太陽引力的束縛而飛到太陽系以外。發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運(yùn)動，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。思考與討論：人造衛(wèi)星在地球表面做圓周運(yùn)動的周期最
5、小是多少？=84.6min或：思考：人造衛(wèi)星的周期能否為24小時？二、地球同步衛(wèi)星1、所謂地球同步衛(wèi)星是指相對于地心靜止的人造衛(wèi)星，它在軌道上跟著地球自轉(zhuǎn)，同步地做勻速圓周運(yùn)動，它的周期：T＝24h2、所有的同步衛(wèi)星只能分布在赤道上方的一個確定軌道上，即同步衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，衛(wèi)星離地面高度為定值。對同步衛(wèi)星：其r、v、ω、T、均為定值計(jì)算同步衛(wèi)星高度由萬有引力提供向心力同步通訊衛(wèi)星軌道半徑：同步衛(wèi)星的線速度解：由萬有引力提供向心力故:將地球質(zhì)量M及軌道半徑r代入，可得同步通訊衛(wèi)星的速率
6、由此解出:三、太空中的失重環(huán)境1969年7月20日，阿波羅11號將人類送上了月球。當(dāng)時，上億人通過電視注視著走出登月艙的阿姆斯特朗，他在月球上邁出了一小步，卻是人類邁出的一大步。四、夢想成真2003年2月1日，哥倫比亞號航天飛機(jī)在重返地面的過程中突然發(fā)生解體燃燒，航天飛機(jī)上的七名宇航員，包括六名美國人及一名以色列人全部遇難。無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設(shè)了人類通往宇宙的道路。這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢想，標(biāo)志著中國成為世界上第三個能夠獨(dú)立開展載人航天活動的國家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠
7、定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1992年，中國載人航天工程正式啟動。2003年10月15日9時，我國“神舟”五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國第一位航天員楊利偉送入太空．2007年10月24日嫦娥一號月球探測器發(fā)射成功。2008年9月25日神舟七號翟志剛、劉伯明、景海鵬。神舟八號神舟九號愛因斯坦曾說過：“一個人最完美和最強(qiáng)烈的情感來自面對不解之謎”。你想加入破解它的行列嗎？神舟十號一、宇宙速度1.第一宇宙速度v1=7.9km/s推導(dǎo)式：2.第二宇宙速度（脫離速度）v2=11.2km/s第三宇宙速度（逃
8、逸速度）v3=16.7km/s二、同步衛(wèi)星1.周期T=24h2.衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合=7.9km/s=7.9km/s
