1、5.4 飞出地球去,2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。,1.了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。,问题引入,地球是人类的摇篮，人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断地探索新的天体和空间。,齐奥尔科夫斯基 现代航天学和火箭理论的奠基人 （1857.9.51935.9.19）,1957年10月4日，前苏联在拜科努尔发射场发射了世界上第一颗人造地球卫星，并被送入轨道，人类从此进入了利用航天器探索外层空间的新时代。,卫星由镀铬合金制成，重83.6公斤，外表呈圆球形，直径厘米，轨道远地点为986.96公里，近地点为230.09公里，每96分钟绕地球一周
2、。,2003年10月15日，“神舟”5号飞船载着中国第一位航天员杨利伟成功升空，标志着我国进入了载人航天时代。,抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？,提出问题,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？,牛顿的卫星发射原理图,三个宇宙速度,一、第一宇宙速度 卫星要具有多大的速度，才能环绕地球运动呢？,设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？,分析论证,由,得卫星运动的速度,可见卫星离地心越远，它运行的速度越慢。,近地
3、卫星飞行的高度一般为100200km，与地球的半径6370km相比，完全可以用6370km表示卫星到地心之间的距离，即r6370km，近地面卫星的速度是多少呢？,近地面卫星的速度是多少呢？,近地面卫星的速度是多少呢？,这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度，又叫地面附近的环绕速度。,、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；,、等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近做匀速圆周运动；,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。,说明:,探究一：若已知地
4、球的质量为半径R=6400km，引力常量G=探究物体在地球表面附近运行的周期,解：由牛顿第二定律和万有引力公式得,探究二： 若已知地球表面的重力加速度 地球的半径R=6400km。探究物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度（第一宇宙速度）及周期。,v和T随h的变化是怎样变化的？ v和T与卫星的质量有关吗？,思考并猜想,探究三: 已知：地球质量M，半径R，卫星距地面高度 h，引力常量G，探究卫星v和T。,解：万有引力提供物体做圆周运动的向心力， 设卫星的质量为 m，,可见线速度和周期与轨道半径有关与卫星的质量无关。,地球,动画演示,R+h越大，T _ V _,越大,越小,概念辨析发射速度和运行
5、速度,1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置 时的速度。,宇宙速度均指发射速度。,第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也 是环绕地球运行的最大速度。,2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运 动的速度。,r v,近地卫星,其他卫星,二、第二宇宙速度飞出地球去,使卫星能够逃离地球的引力作用的卫星发射速度,当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度叫第二宇宙速度。,人类第一次登上月球,月球上的第一个人类脚印,三、第三宇宙速度飞出太阳系,使卫星能够逃离太阳的引力作用的卫星发射速度,如果物体
6、的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。第三宇宙速度: 16.7km/s,“先驱者”号携带的地球人“名片”,牌上画有代表地球人的裸体男女，男人举起右手表示向“太空人”致意；人像背后为按比例绘制的先驱者号外形，以示人体的大小；下方10个圆圈表示太阳系，从左边起最大的是太阳，第四个为地球，从其发出的曲线表示该探测器的航行路线；左中部的辐射状符号表示地球人认识的物理学和天文学；左上部的两个符号表示地球上第一号元素氢分子结构。,“地球之音”的内容包括用60余种语言问候的“你好”、中国的京剧和古曲高山流水，以及贝多芬的欢乐颂等名曲，130余张图片（包括万
7、里长城）等。镀金铝板和喷金铜唱片经过特殊处理，几亿甚至几十亿年都不会变形或变质。,地球同步卫星,所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T24。,1. 周期T=24h,2. 轨道平面在赤道平面内,3. 离地高度h=36000km,人造卫星 宇宙速度,请单击不同的抛射速度,为了和平与进步,1961年4月12日苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。,1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星。,1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。,在火星上着陆的“勇气”号探测器,1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空,2007年10月24日嫦
8、娥一号月球探测器发射成功,我国的航天成就,2003年10月15日神舟五号 杨利伟,2005年10月12日神舟六号 费俊龙 聂海胜,2008年9月25日神舟七号 翟志刚 刘伯明 景海鹏,2007年10月24日 ,在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭将 “嫦娥一号”发射升空。,“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空，并获得了圆满成功。,1、人造地球卫星的轨道半径越大，则( )A、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小C、加速度越小,周期越大D、角速度越小,加速度越大,BC,2、两颗人造地球卫星质量之比m1m2=12,轨道半径之比R1R2=31，下列
9、有关数据之比正确的是( )A、周期之比T1T2=31 B、线速度之比v1v2=31C、向心力之比F1F2=19 D、向心加速度之比a1a2=19,D,3、关于宇宙速度，下列说法正确的是（ ）A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度B.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C.第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度,A,4、关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）A.它的运行速度小于7.9km/sB.它的运行速度大于7.9km/s C.它的周期是24h，且轨道平面与赤道平面重合D.每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的,ACD,宇宙速度 第一宇宙速度：v7.9kms，是卫星发射的最小速 度，是卫星绕地球运行的最大速度。 第二宇宙速度：v11.2kms，是卫星挣脱地球束缚 的最小发射速度。 第三宇宙速度: v16.7kms，是挣脱太阳束缚的最 小发射速度。 航天发展史,不是每一粒种子都能发芽，不是每一段路程都铺满鲜花，不过不要忘记，乌云遮不住太阳的光华。,
