
復(fù)習(xí)與回顧:在樓頂上用不同的水平初速度拋出一個(gè)物體,不計(jì)空氣阻力,它們的落地點(diǎn)相同嗎?
如果被拋出物體的速度足夠大,物體的運(yùn)動(dòng)情形又如何呢?
物體初速度達(dá)到多大時(shí)就可以發(fā)射成為一顆人造衛(wèi)星呢?
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),如果速度足夠大, 物體就不再落到地面上來,它將繞地球運(yùn)動(dòng),成為一顆人造地球衛(wèi)星。
如果把拱橋半徑增大,增大到6400km,此時(shí)汽車以多大速度才能脫離橋面?
1.建立模型:衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
2.基本思路:向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供
請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算:已知地球半徑 R = 6400 km,地球質(zhì)量 M = 6.0×1024 kg,衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度有多大?
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 ?
公式也適用于其他天體有關(guān)第一宇宙速度的計(jì)算問題。
(1)定義:是人造衛(wèi)星(或航天器)近地環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度。
(M為地球質(zhì)量;R為地球球體半徑)
(g為地球表面重力加速度;R為地球球體半徑)
地球的第一宇宙速度大小為7.9km/s。
(3)第一宇宙速度的理解:
①“最小發(fā)射速度”:向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難,因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星要克服地球?qū)λ囊?。近地軌道是人造衛(wèi)星的最低運(yùn)行軌道,而近地軌道的發(fā)射速度就是第一宇宙速度,所以第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。
v=7.9 km/s是最小的發(fā)射速度
v=7.9 km/s是最大環(huán)繞速度
理論研究指出,在地面附近發(fā)射飛行器,如果速度大于 7.9 km/s,又小于 11.2 km/s,它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓,而是橢圓。當(dāng)飛行器的速度等于或大于 11.2 km/s 時(shí),它就會(huì)克服地球的引力,永遠(yuǎn)離開地球。我們把 11.2 km/s叫作第二宇宙速度。
達(dá)到第二宇宙速度的飛行器還無法脫離太陽對(duì)它的引力。在地面附近發(fā)射飛行器,如果要使其掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系外,必須使它的速度等于或大于 16.7 km/s, 這個(gè)速度叫作第三宇宙速度。
1970年4月24日,我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號(hào)”發(fā)射成功,開創(chuàng)了中國(guó)航天史的新紀(jì)元。
2.不同軌道的地球衛(wèi)星
3.衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)和受力特點(diǎn)
衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力:F引 = F向
4.衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)方程 ( r – v – ω – T 的關(guān)系 )
(1)定義:相對(duì)于地面靜止且與地球自轉(zhuǎn)具有相同周期的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星。
(2)特點(diǎn):六個(gè)“一定”
①轉(zhuǎn)動(dòng)方向一定:和地球自轉(zhuǎn)方向一致;
②周期一定:和地球自轉(zhuǎn)周期相同,即T=24 h;
③角速度一定:等于地球自轉(zhuǎn)的角速度;
④軌道平面一定:所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方,其軌道平面必須與赤道平面重合;
⑤高度一定:離地面高度固定不變(約3.6×104 km);
⑥速率一定:線速度大小一定。
三、載人航天與太空探索
1.世界其他國(guó)家的太空探索歷史
2003年10月15日9時(shí),我國(guó)神州五號(hào)宇宙飛船把中國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空,標(biāo)志著我國(guó)成為世界上能夠獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國(guó)家。
2.我國(guó)的載人航天和太空探索
1.關(guān)于第一宇宙速度,下列說法中正確的是( ?。〢.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的最小速度B.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度C.第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星環(huán)繞運(yùn)行的速度D.不同行星的第一宇宙速度都是相同的
2.我國(guó)在軌運(yùn)行的氣象衛(wèi)星有兩類,如圖所示,一類是極地軌道衛(wèi)星——“風(fēng)云1號(hào)”,繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為12h,另一類是地球同步軌道衛(wèi)星——“風(fēng)云2號(hào)”,運(yùn)行周期為24h。下列說法正確的是(?? ?)A.“風(fēng)云1號(hào)”的線速度大于“風(fēng)云2號(hào)”的線速度B.“風(fēng)云1號(hào)”的向心加速度大于“風(fēng)云2號(hào)”的向心加速度C.“風(fēng)云1號(hào)”的發(fā)射速度大于“風(fēng)云2號(hào)”的發(fā)射速度D.“風(fēng)云1號(hào)”“風(fēng)云2號(hào)”相對(duì)地面均靜止
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